半岛BOB·中国官方网站每克卖167亿美元世界上成交最贵的材料咋就一个国家在生产？能国产化吗？现在世界上公认最贵的材料是反物质，它的生产成本每克超过60多万亿美元，但是目无法存储反物质，因此也无法进行反物质的交易。目前已成交的最贵物质其实是一种内嵌富勒烯，它在2015年的时候，以33400美元200微克的价格完成了第一次成交，折合下来差不多就是每克1.67亿美元！但是让人意外的是，目前全世界只有一家实验室在生产它半岛·综合体育。这东西这么值钱，为啥没什么人去生产？这种内嵌富勒烯到底是怎么回事，它又有何用途让它能够如此值钱？

　　很多人可能从“烯”字就已经知道它和碳有关系，事实也是如此，富勒烯就是一种碳的同素异形体，而“内嵌“则表示的是这个同素异形体内部还存在一些原子或者分子。

　　我们常见的比如有钻石——这可能是最受欢迎的碳同素异形体，其碳原子以晶格形式存在，然后碳分子以四面体角键合bob半岛半岛BOB，形成非常牢固的结构。

　　再比如石墨，这是最常用的碳同素异形体，常见于铅笔芯，其碳原子以片状或层状六边形镶嵌堆叠并粘合在一起的形式存在。

　　另外比较出名的还有石墨烯——碳原子以单片石墨的形式存在，我们今天的主角富勒烯正是来自于石墨烯。

　　但与石墨烯不同的是，富勒烯是将单片碳原子形式转变成了一个“球状”，每个分子由60个碳原子组成，而这60个原子组成了20个六边形，以及在六边形中散布着12个5边形。

　　不知道你看到富勒烯的结构想到了什么，总之它的命名是按照测地圆顶的推广者巴克明斯特·富勒（Buckminster Fuller）的名字命名的。

　　富勒烯的内部是空的，所以就有了内嵌的概念，简单地说就是往里面填入原子或者分子等更小的微粒半岛·综合体育，这样就变成了内嵌富勒烯。

　　内嵌富勒烯分子几乎违反了化学键合的普通定律，因为内部的原子或者分子与富勒烯的关系就像是容器和容物的关系，不存在化学键合。

　　在所有内嵌富勒烯中，最特别的是 N@C60（xx@C60就是表示内嵌富勒烯的，@表示xx在富勒烯内部半岛BOB·中国官方网站半岛BOB·中国官方网站半岛·综合体育，N@C60就是指富勒烯内部是1个氮原子），我们前面说到的最贵成交材料正是这个。

　　内嵌富勒烯其实很早就出现了，但是最初它内嵌的基本都是非常惰性的物质——比如氦、氖等，内嵌一个像氮原子这样“活泼”的还是刚刚出现的。

　　事实证明，由于氮电子拥有较长自旋寿命，它是制造精确原子钟的关键，而N@C60可能成为未来原子钟的关键材料。

　　富勒烯是在石墨、钻石之后被发现的单质碳的第三种同素异形体。1985年英国化学家哈罗德·沃特尔·克罗托和美国科学家理查德·斯莫利发现了富勒烯C60，并提出了其笼型结构;1990年，德国科学家首次合成了克级C60分子。

　　在生产环节，通常是用氮离子轰击富勒烯的方法制得，而大多数氮离子要么无法击破富勒烯碳笼，要么会把碳笼彻底击碎，只有极少数氮离子能表现得恰如其分bob半岛，把握好准确的节奏和轰击角度，既成功击破碳笼，又刚好耗尽氮离子自身的能量。

　　接着，碳笼自我修复完好，这样才得到氮内嵌富勒烯。在分离和提纯环节，需要要把生产出来的不足万分之一的氮内嵌富勒烯从其他富勒烯中分离出来半岛BOB，并得到合适的纯化。在储存环节，由于内嵌有氮原子的富勒烯不太稳定bob半岛，不仅需要紧固的碳笼罩着，而且要做到绝对低温和避光。

　　中国科学院化学研究所研究员bob半岛、科技部纳米重大科学研究计划首席科学家王春儒解释，“一个单个的氮原子非常容易活泼bob半岛，如果没有富勒烯C60这个碳笼对他进行保护，瞬间就会与其他物质反应，所以是一个极其不稳定的自由基半岛·综合体育。”王春儒说，“将氮原子放进富勒烯碳笼里面之后，如果没有外界的打扰，它就会长期保持稳定;而如果一旦受到光、热等因素的影响，它就会从笼子里跑掉,所以保存氮内嵌富勒烯必须避光和低温。

　　与时钟的钟摆或手表的机械装置不同bob半岛，原子不会出现制造错误或磨损，而且只要在与环境适当隔离的情况下，它们的共振频率完全由物理定律设定，所以以此为基础的原子钟是目前最精准的计时装置。

　　富勒烯内嵌氮原子时，拥有极长的电子自旋寿命，具有改变我们当下计时方式的潜力。一般的钟表，每年大约会有1分钟的误差。原子钟的精确度就高多了，它是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的半岛·综合体育。

　　由于电磁波具有非常稳定的特性，原子钟的计时可以做到极其精确，达到每100万年才出现1秒的误差。然而，这种原子钟有一个致命的问题，即过于庞大，甚至有一间屋子那么大。而如果使用内嵌富勒烯技术，原子钟的体积就能缩小到一个微芯片那么小。

　　缩小了个头的原子钟在高精度定位方面将有不少性的应用。有分析说，“想象一个可以随身携带在智能手机里的微型原子钟，这是下一场手机”。微型电子钟如果被内置于手机，能提高手机定位的精度。而如果把内嵌富勒烯应用于车载定位系统，则GPS的精确度将大大改善，其误差将由目前的1米至5米，提高到1毫米以内。毫无疑问，这项技术还可以应用到自动驾驶车辆的控制方面。

　　微型原子钟现在最广泛的应用场景就是无人驾驶设备的定位，这个行业对误差非常敏感，所以非常需要原子钟的精准度。

　　就拿无人驾驶来说，目前普通 GPS 导航的精度在几米以内，因此要正确跟踪和控制车辆可能会很棘手，而微型原子钟可以直接融入到设备中，在不影响现有汽车的设计模型情况下，却可以获得低至 1 毫米左右的精度分辨率。

　　内嵌富勒烯技术的突破令人憧憬。不过bob半岛，这种材料在实际应用上面临着成本太过高昂等“瓶颈”，同时，如何打破内嵌富勒烯怕光、怕热等“短板”，也是需要科学家下大力气加以解决的。

　　其实，现在已知有几种方法可以合成N@C60，这不是什么秘密，有许多文献都写的很清楚，但是所有这些方法都需要极端条件，难以生产。

　　这是因为推动氮原子通过碳笼在热力学上是非常不利的，我看到这个团队在回复采访的时候是这样形容的：在化学上要把氮推入富勒烯等同于将水推上山。

　　现在唯一生产N@C60的团队是牛津的Designer Carbon Materials，他们在牛津大学的实验室内完成制造。

　　制造过程很透明，他们将富勒烯在真空室中蒸发，制造一个 C60 薄膜，然后让氮离子喷射到薄膜表面。

　　在这个过程中，其中一些氮离子就会被捕获并进入C60薄膜中，形成所需的N@C60分子，但是效率非常低——每得到一个 N@C60 分子都将消耗大约10000个C60分子（氮原子停留在其表面）。

　　而要让这一个N@C60分子从10000个无氮 C60 分子中提取出来非常困难，因为C60和 N@C60的化学性质几乎相同bob半岛，目前主要是通过一种被称为高压液相色谱的技术将两者分离。

　　总得来说半岛BOB·中国官方网站，生产N@C60是非常困难的，它的实际成本非常高，这是它贵的原因所在，而不是因为它的用途有多大。

　　其实，我们从N@C60最初的成交是用于研究，而不是商用，也能知道它其实是因为成本高才卖得很贵的，不会有太多利润空间。

　　不仅利润空间有限，而且现在N@C60作为原子钟也没有得到更大的应用，只是处在研发阶段，还有一些问题需要解决。

　　另外，这东西的成本贵有一方面自然是它前期的投入会很高，很少有人愿意会为一个未知的领域投入太多。

　　另外，小编还盘点了世界上最贵的十大材料排名，供读者们了解内嵌富勒烯在市场上是怎样地位的存在。

　　简介：反物质，在粒子物理学里是由反粒子组成，反粒子是任意具有相同质量却带有相反电荷的粒子。反物质和物质是相对立的，会如同粒子与反粒子结合一样，导致两者湮灭并释放出高能光子或伽马射线万亿千瓦时的能量和超过1千万亿美元的成本，由此不难想象，人物质是多么地珍稀。

　　用途：反物质是最理想的宇宙飞船能源，据计算，一粒盐粒大小的10毫克反质子便可产生相当于200吨化学燃料的推进能量。

　　简介：内嵌富勒烯于1985年首次被发现，是一种球形碳纳米结构，由60个原子组成一个紧凑的富勒烯笼，里面包含非金属单质或简单分子，如氮、磷和氦等。由于生产、分离、纯化和保存过程极其困难，使得其价格高昂。

　　用途：目前，科学家正在研究将内嵌富勒烯用于原子钟的可能性，可应用于车载定位系统，大幅度提高GPS定位精度。

　　简介：锎（Californium）是一种放射性金属元素，属于锕系元素半岛BOB，是第六个被人工合成出来的超铀元自然界能自行产生的元素中质量最高的。

　　用途：同位素锎-252可被用于中子距离治疗来治疗癌症病人，由于可以只局部接受轻微的放射反应，治疗效果优于被广泛使用的放疗。

　　简介：氚（Tritium）也称作超重氢，是氢的同位素之一，它的原子核由一个质子和两个中子组成，并带有放射性，会发生β衰变。氚在自然界中存在极少，一般从核反应中制得，所以造价高昂bob半岛。

　　简介：太菲石（Taaffeite）是世界上罕见的宝石矿物之一，以其发现者Richard Taaffe（1898-1967）命名，他于1945年10月在爱尔兰都柏林的一家珠宝店发现了第一个样品，大多数宝石在发现太菲石之前都被误认为是尖晶石。

　　简介：红色绿柱石是一种罕见的珍贵宝石，于1974年发现于美国。颜色呈深红、浅红及橙红色，有时几乎是红宝石红色或紫红色的绿柱石质宝石半岛·综合体育，颜色因含锰和微量锂而引起，多色性似红宝石。

　　用途：可作为核燃料和核武器的裂变剂。投于长崎市的，使用了钚制作内核部分。其也是放射性同位素热电机的热量来源。

　　简介：黄金（Gold）是化学元素金（Au）的单质形式，是一种软的，金的，抗腐蚀的贵金属。如今世界每年矿产黄金2600吨左右。

　　用途：黄金不仅是用于储备和投资的特殊通货，同时又是首饰业、电子业、现代通讯、航天航空业等部门的重要材料bob半岛。

　　简介：铂（Platinum）是一种天然形成的白色贵重金属bob半岛，富有延展性，可拉成很细的铂丝，轧成极薄的铂箔。化学性质极稳定bob半岛，不溶于强酸强碱溶液，在空气中不氧化。铂金比黄金稀有三十倍，只在全球极少数地方才得以被开采。

　　用途：珠宝首饰业中，主要用作装饰品和工艺品。化学工业中，用以制造高级化学器皿、铂金坩埚、电极和加速化学反应速度的催化剂。铂铱合金是制造自来水笔笔尖的材料。尤其是在汽车工业中，铂金在尾气处理等方面的作用无可替代，消耗量几乎占到铂金工业用量的一半。

　　简介：铑，元素符号Rh，源自希腊语rhodon，意为“玫瑰”，是一种银白色、坚硬的金属，且具有高反射率。铑存在于铂矿当中，通过精炼得到，化学性质稳定，在中等温度下能抵抗大多数普通酸（包括王水在内）。

　　（注：以上物质价格截止日期：反物质：2014年9月；内嵌富勒烯：2015年12月；锎：1950年；氚：2003年； 塔菲石：2016年10月；红色绿柱石：2016年5月；钚：2008年； 金：2017年1月1日；铂：2017年1月1日；铑：2017年1月1日）

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