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世界富勒烯研究領(lǐng)域的佼佼者
——記民盟十二大代表、廈門大學(xué)教授謝素原
來源：中國民主同盟網(wǎng)站 http://www.itjx.net日期：2017-11-28
謝素原是國家杰出青年科學(xué)基金獲得者、百千萬人才國家級人選、教育部長江學(xué)者特聘教授、享受國務(wù)院特殊津貼獲得者973計劃項目首席科學(xué)家、“萬人計劃”百千萬領(lǐng)軍人才，先后兩次獲得國家自然科學(xué)二等獎;1997年2月加入民盟 ，現(xiàn)為民盟廈門市委常委。
謝素原從事科技工作十分注重研究質(zhì)量和系統(tǒng)性。迄今發(fā)表的100多篇論文中，有五篇發(fā)表在《科學(xué)》和《自然·子刊》，圍繞具有相鄰五元環(huán)的新型富勒烯的整體研究成果開始進入國際領(lǐng)先行列。例如，關(guān)于小富勒烯C50的研究成果在《科學(xué)》期刊發(fā)表后，兩位因發(fā)現(xiàn)C60而獲得諾貝爾獎的斯莫利和克羅托教授分別評價道“這是一項重大的突破”“它是一項具有重要影響的漂亮結(jié)果”。
因系統(tǒng)性的研究成果，他應(yīng)邀在《自然·化學(xué)》撰寫綜述論文（這是該刊創(chuàng)刊后我國學(xué)者應(yīng)邀發(fā)表的第一篇綜述論文），總結(jié)并提出了新型富勒烯合成的基本原理，合成的新型富勒烯占迄今世界已有的三分之一，引起了國際同行的跟進，有30多篇論文在施引謝素原的論文組時，都同時引用5篇以上，這也從一個側(cè)面說明了謝素原整體研究工作的系統(tǒng)性和重要影響。
其實，籠狀碳簇研究曾是上世紀90年代初最為活躍的領(lǐng)域，C60宏量合成的實現(xiàn)激起了來自天文、物理、化學(xué)、生物、材料、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的科學(xué)家的強烈興趣，掀起了一輪又一輪的研究熱潮。然而，研究進入攻堅階段后，一些非常重要的難題相繼出現(xiàn)（例如，富勒烯的形成機理、新型富勒烯的合成等問題），為此世界上許多研究小組紛紛退出而更換到其它領(lǐng)域。正是在這一階段，謝素原開始進入籠狀碳簇領(lǐng)域（師從于鄭蘭蓀院士），敢于面對遺留的難題，且持之以恒。經(jīng)過20余年的研究，突破了新型富勒烯合成的瓶頸問題，開辟了通過籠外衍生來合成新型富勒烯的研究新方向，事實上該方向最近已被英國化學(xué)通訊（2013，49，1039）的視角文章認為是“當今富勒烯科學(xué)的一個熱點”。
富勒烯家族因為有籠狀的納米結(jié)構(gòu)和不尋常的特性，被譽為材料界的“納米王子”。不過，它家的一些兄弟十分任性，“活蹦亂跳”一刻也不停息，謝素原小組的貢獻就在于利用氯原子，把它們穩(wěn)定下來。
說到碳，大家應(yīng)該對石墨和金剛石不陌生，它們的含碳量均是100%，而像它們這樣由同一元素組成而又性質(zhì)不同的物質(zhì)，被稱為“同素異形體”。20世紀80年代中期以來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)碳還存在第三種同素異形體，它就是C60，后來又發(fā)現(xiàn)了C20、C50、C80、C90、C104等，它們被統(tǒng)稱為“富勒烯”。有趣的是，這一命名是源自美國著名的建筑師理查德·巴克敏斯特·富勒，只因富勒烯的分子結(jié)構(gòu)酷似富勒設(shè)計的圓形穹頂。
由五元環(huán)和六元環(huán)組成的富勒烯天性活潑，特別是含有五元環(huán)（就像“五角大樓”）相鄰的新型富勒烯更是活躍得很，很難被捕捉到。這從“孤立五角大樓規(guī)則”得到證實，即只有孤立的“五角大樓”才是穩(wěn)定的，結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)兩個或多個“五角大樓”相鄰，不穩(wěn)定將應(yīng)運而生。
謝素原小組的貢獻在于，他們成功地捕獲了含有相鄰五元環(huán)的新型富勒烯，可以說打破了“孤立五角大樓規(guī)則”。謝素原告訴記者，他們其實也使用了通常用的電弧蒸發(fā)的碳來制備，但還是“多虧了氯原子”。通俗地說，謝素原是用氯原子從外表將其“固定”住，這也改變了過去科學(xué)家只能在氣相（體）狀態(tài)下研究富勒烯的局限。
事實上，至少從2004年開始，廈大科學(xué)家就已經(jīng)鎖定氯原子，但是，從鎖定到成果出來，歷經(jīng)8年時間。謝素原說，這是因為富勒烯的合成的“產(chǎn)率”十分低，用“十萬分之一”來形容，一點也不夸張——富勒烯夾雜許多混合物，加上氯原子后，就更加復(fù)雜，需要一個個地分離。
謝素原很謙虛地認為，他們只是進行很基礎(chǔ)的研究，距離應(yīng)用，還有一段很長的路要走。在學(xué)術(shù)界，新型富勒烯的捕獲，被認為是可以進一步定向地衍生出豐富的功能富勒烯化合物，譬如說，謝素原小組是增加了氯原子，那么，如果將氯原子換成其他的，會發(fā)生什么？這些都還待今后深入地進行研究。
富勒烯在太陽能、超導(dǎo)、藥物、微電子等領(lǐng)域都具有應(yīng)用潛力，它還和我們生活密切相關(guān)，富勒烯應(yīng)用于化妝品，防衰老、消除自由基等功能可以得到很好的發(fā)揮。
責任編輯：民盟福建省委
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