截角碳二十面体

二十面体、五边形以及球体这些概念最初体现在巴克明斯特·富勒的协同作用原理中,当初富勒是从建筑学的角度考虑这样一些空间结构的,但这种观点同样可以用来解释一些分子的稳定性及预言某些分子的存在.1972 年,在美国科学家易顿(P. E. Eaton)和穆勒(R. H. Mueller)实验工作的基础上,两名俄罗斯科学家布赫瓦(D. A. Bochvar)和盖尔蓬(E. G. Gal’pern)发表了一篇题为“假想系统:碳十二面体,S-二十面体和碳-S- 二十面体”的论文.易顿和穆勒试图合成一种十二面体分子,并且,他们从实验上得到了由六个五边形环连接构成的十二面体碎片.在这些工作的启发下

并结合他们自己的研究,布赫瓦和盖尔蓬提出了假想的截角二十面体分子, 即他们所谓的 S-二十面体,这种分子包含了十二个五边形、二十个六边形, 有 60 个顶角,90 条边.他们还采用休克尔(Hückel)分子轨道方法首次对这些分子进行了理论计算,由能态计算结果得出碳-S-二十面体比碳十二面体要稳定得多.

我们今天知道,这种碳-S-二十面体实际上就是 C60 分子,而易顿和穆勒所设想的十二面体分子在富勒烯家族中即为全部由 12 个五边形构成的最小球形分子 C20,这种分子由于化学成键的要求影响了其稳定性,因而在实验上没有被发现.以后我们会看到,这种全部由五边形构成的球状结构可以在富勒烯的近亲——以金属原子部分取代碳原子的金属—碳原子团簇分子中找到.