[科普中国]-巴基葱

巴基葱(buckyonion)是指由碳原子构成的多层同心球状结构，以其形似洋葱故名。这种碳的存在形态为巴西同步加速器国家实验室的乌噶(D·Ugarte)于1992年首先发现。巴基葱最多可达数十层，层与层之间的距离固定为0.34nm，与多层碳纳米管层与层之间的距离相同。

简介巴基葱(buckyonion)是指由碳原子构成的多层同心球状结构，以其形似洋葱故名。这种碳的存在形态为巴西同步加速器国家实验室的乌噶(D·Ugarte)于1992年首先发现。巴基葱最多可达数十层，层与层之间的距离固定为0.34nm，与多层碳纳米管层与层之间的距离相同1。

巴基葱的形成用电弧法制备碳纳米管所得阴极沉积物的芯部，除含有纳米管外，还含有石墨微粒及无定形碳。这种石墨微粒的一部分就是多面体形的巴基葱，这种巴基葱在电子显微镜的高能电子束的轰击下可转变为典型的球状巴基葱。乌噶正是用这种办法，在电子显微镜下完成了他的里程碑式的发现的。

球状巴基葱的生成过程球状巴基葱的生成过程表示在附图上。图中1-4为在石墨电极之间电弧放电中生成多面体形巴基葱的过程，5-8为角状葱在高能电子束的轰击下生成球状葱的过程2。

巴基葱的微观形态与电学特性自从Kroto等发现C60，Iijima等人从碳灰中观察到碳纳米管以来，富勒烯的家族日益增大，I-ijima等首先在用碳黑的电弧真空蒸积法的生成物中，用高分辨电镜观察到了类洋葱结构的石墨颗粒，称其为巴基葱，此后，许多人对巴基葱进行了研究，但大多数停留在制备和结构分析上，一般富勒烯类材料是由高温的碳蒸气，如利用脉冲激光加热、电弧法和高频诱导加热等办法得到的产物中获得，Ugarte在TEM实验中用强电子束辐照碳灰颗粒也制备了巴基葱，并观察到巴基葱的生长过程。巴基葱是由石墨片构成的多层类球体，层与层的间距根据制备材料与条件的不同有0.206nm (符合金刚石(111)面晶格参数)和0.335nm(符合石墨(001)面的层与层间距)。巴基葱是可以通过一定工艺制备条件获得的纳米粒子，在单电子器件的研究方面是有应用潜力的，以往对巴基葱的研究一般都是在真空下进行的。在大气室温下获得了扫描探针显微镜(SPM)的扫描图像，对巴基葱的微观形态作了分析，并研究了巴基葱的电学特性。

巴基葱作为可以通过一定工艺制备条件获得的纳米颗粒，在单电子器件的研究中具有很大潜力。用直流弧光放电制备巴基葱的方法，在大气室温下用SPM 观测了巴基葱的微观形态，发现个体巴基葱聚合体存在两种形状：“熊掌”形和“葫芦”形。它们的轴向呈现较严格的一致，存在成串的巴基葱聚合体。产生这些现象的原因是因为HOPG表面台阶的存在，在大气室温下组装单电子器件是未来单电子器件发展的必然趋势，在大气室温下测定了巴基葱在金(111) 表面的电学特性，表明巴基葱为半导体特性3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学