VÌ SAO NÓI MÔ HÌNH CẤU TẠO PHÂN TỬ
CỦA C60 GIỐNG MỘT QUẢ BÓNG?
Trong bảng hệ thống tuần hoàn Menđeleep, nguyên tố các bon (ký hiệu C) là một nguyên tố hoạt động rất mạnh. Các nhà khoa học sau khi dùng tia X tiến hành ''kiểm tra toàn diện'' đối với gia đình nhà C đã phát hiện, do cách sắp xếp, kết hợp của các nguyên tử C trong phân tử không giống nhau, nên mỗi thành viên trong gia đình C có khác biệt rất lớn về ''tính khí”: ruột bút chì trong bút chì than chì, nó là do tầng tầng lớp lớp nguyên tử C sắp xếp thành. Trong mỗi tầng, nguyên tử sắp xếp thành hình tổ ong sáu cạnh, kiểu kết cấu thành tầng thế này làm cho tác dụng giữa các tầng rất yếu, vì thế than chì rất mềm. Trong khi đó, một loại đá quý, hiếm và rất đẹp cũng do các nguyên tử C cấu thành kim cương, cách sắp xếp các nguyên tử C ở đây hoàn toàn không giống với than chì, kết cấu của kim cương được gọi là kết cấu tinh thể hình lập phương, chính vì kết cấu này mà kim cương có thuộc tính cứng vô cùng.
Nghiên cứu kỹ càng những kết cấu của nguyên tử C chúng ta có thể phát hiện, cách sắp xếp của những nguyên tử này đều có một loại đối xứng nào đó, cũng chính là sau khi cho những kết cấu này chuyển động xung quanh một góc nào đó của một thục nhất định, kết cấu thu được không có gì khác biệt so với kết cấu ban đầu, hoặc di chuyển theo một hướng nào đó, tính bất biến trong chuyển dịch này gọi là tính đối xứng.
Nhìn từ mặt hình học, khối đa diện đều chính là hình ảnh của đối xứng, mà hiện nay đã chứng minh được khối đa diện đều tất cả chỉ có năm loại: khối tứ diện đều, khối lập phương đều, khối bát diện đều, khối thập nhị diện đều và khối nhị thập diện đều.
Mô hình khối có tính đối xứng cao nhất là khối cầu, bởi vì nó có thể chuyển động tuỳ ý xung quanh khối cầu ở mọi góc độ, hơn nữa những khối cầu đạt được không hề thay đổi. Triết gia Hy Lạp cổ đại Pitago đã từng nói “trong tất cả các hình phẳng, hình tròn là đẹp nhất, trong tất cả các hình đẹp nhất”, “trong tất cả các hình không gian thì hình cầu là đẹp nhất”. Có một kiến trúc sư tên là B. Flore, kết cấu phân tử, nguyên tử đã gợi cho ông ý tưởng thiết kế mái vòm hình tròn mà khối đa diện thích hợp nhất, có thể mô phỏng bề mặt quả bóng tròn chính là khối nhị thập diện đều. Ông ta cho rằng, sau khi bỏ đi toàn bộ góc đối đỉnh của thập nhị diện đều, xưa khối đa diện đều còn lại sẽ dán vừa khít lên bề mặt cầu. Nhưng lúc này khói đa điện đều này đã không còn là đa diện đều nữa mà là khối thập phương nhị diện mất góc. Khối nhị thập diện mất góc này do 12 ngũ giác đều và 20 lục giác đều tạo thành, cớ tất cả 60 đỉnh, 90 cạnh. Loại hình phẳng này thật giống với bề mặt trái bóng mà chúng ta thường thấy.
Khi ý tưởng kiến trúc của Flore vừa ra đời đã gặp phải sự phản đối, chê trách của nhiều người, tuy nhiên những nhà khoa học đã nghiên cứu về tính đối xứng của nguyên tử C lại cảm thấy rất thú vị. Nguyên nhân là năm 1985, các nhà vật lí học qua thực nghiệm đã tạo ra tập hợp của 60 nguyên tử C (ký hiệu C60). Tại sao lại có 60 nguyên tử các bon nhỉ? Mô hình sắp xếp của chúng có tính đối xứng gì? Để trả lời câu hỏi này, các nhà vật lý học nghĩ đến ý tưởng ''lạ thường có tính khai sáng” của Flore, 60 điểm bố trí đầy nguyên tử, có phải là 60 nguyên tử không? Sau đó, mô hình quả bóng đá của C60 đã được hình thành. Nhiều thí nghiệm sau đó đã hoàn toàn chứng thực được mô hình này. Sự xuất hiện của mô hình C60 là một sự kiện lớn trong tiến trình phát triển của tài liệu khoa học, đối với việc đi sâu tìm hiểu đặc tính sự vật của con người nó có một ảnh hưởng rất lớn.
