104 加速，以模擬行星運動，加深學生對橢圓軌 道運行的理解。
參考文獻
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奈米微粒巴克球模型製作
教學
沈宇哲
國立彰化師範大學 物理系摘要
一些日子以來，碳納米管和碳納米導線 好像吸引了所有的關注。但是，其實我們都 不應該忽視另一個很有前途 的碳分子結 構——造型獨特的納米巴克球。巴克球這個 名稱，是以 Buckminster Fuller 的名字來命名 的，它包含了 60 個碳原子。碳原子構成的球 形結構分子也俗稱富勒烯球碳(fullerenes)， 在富勒烯球碳成員裡，最小的就是巴克球 了。這種巴克球能容納 2000 個之多的原子。 我們藉由親自動手做巴克球模型，能深刻了 解其特殊複雜的結構，在學習上相關領域之 科目時，更能體會其表達的內容，學習起來 更快速，更有效率。壹、簡介
巴克球其結構像一顆英式足球，是目前 已知對稱性最高的球狀分子，也是第三個被 發現的炭同素異形體(allotropic form)。從幾 何結構來看，C60共有 32 個面、60 個頂點、 90 個邊。在室溫下呈紫紅色固態分子晶體。 他與鑽石一樣不具導電性。由化學性質來 看，C60具有近似石墨的 sp 2 混成軌域，每個 碳原子僅與相鄰的三個碳原子鍵結，具有三 個δ 鍵和一個 π 鍵。其碳－碳鍵有兩種長度， 分別為 1.38 埃和 1.45 埃；兩個相鄰六角形所 共用的碳－碳鍵較短，接近雙鍵(C=C)的性 質(由一個 δ 鍵及一個 π 鍵所組成)，而六角 環和五角環共用的鍵較長，接近單鍵(C=C) 的性質[5] 。C60的化學性質相當穩定，即使 在時速高達二萬四千公里的速度下撞擊鋼板 也 不 會 破 裂 ， 若 在 氮 氣 中 加 熱 其 晶 體 至 550℃則會昇華。 巴克球有不同的大小型體，因此在數學 上，必須有 12 個五角環才能組成一個封閉結 構，最小的結構是 C60。此外還有 C 70以及 C 100至 C 300純碳分子。由於其成分、構造及性 質獨特，將來在生醫、半導體、光電、磨潤 等應用有很大的發展。 鑒於巴克球獨特的結構，具有能與光、105 電、磁性質及生物相容性等，讓巴克球在光 電、奈米、生醫等領域上的應用極廣。期待 學生在了解這獨特的結構之後，引發學生對 於巴克球各種組合方式的興趣，進一步也可 將原理應用於日常生活中。
貳、發展
奈米科技概念最早由理查德·菲利普·費 曼（Richard Phillips Feynman）提出，雖然在 當時仍未有「納米技術」這個名詞。他以「由 下而上的方法」（bottom up）出發，提出從 單個分子甚至原子開始進行組裝，以達到設 計要求。他說道，「至少依我看來，物理學的 規律不排除一個原子一個原子地製造物品的 可能性。」並預言，「當我們對細微尺寸的物 體加以控制的話，將極大得擴充我們獲得物 性的範圍。」這被視為是納米技術概念的靈 感來源。1981 年後，開發出掃描隧道顯微鏡 （STM，它主要是利用一根非常細的鎢金屬 探針，針尖電子會跳到待測物體表面上形成 穿隧電流，同時，物體表面的高低會影響穿 隧電流的大小，依此來觀測物體表面的形 貌），奈米科技開始有了蓬勃的發展。到了 1985 年，史馬利、柯爾和柯洛托在石墨上利 用雷射激光，讓它蒸發而成碳黑，純化後得 到的碳簇置於質譜儀中分析，發現兩種不明 物質，質量分別是碳的 60 倍與 70 倍，因 此這兩種不明物質被稱作 C60 與 C70。而 C60就是巴克球(Buckyball)，有 20 個六邊形 及 12 個五邊形的面，形狀像足球共的封閉 球體。參、製作
材料: 0.4mm 魚線(牛筋線)x150cm 0.2mm 魚線(牛筋線)x100cm 6mm 黑膽螺旋管珠 x90 顆 2mm 珠子(顏色隨意)x60 START 製作分兩部，先做出主體鍵結結構，再 加原子。製作時要記得的一個原則是＂六邊 型圍繞著五邊型＂(以下製作過程都是左手 加珠，右手過珠。) 1. 從圖 1 中 A1 開始，左手加 5 顆管珠，最 後一顆對穿(交叉穿)，完成 A1 一個五邊 型(圖 2)註:原本左手的線對穿後換到右 手，之後同此。 2. 左手加 5 顆管珠，最後一顆對穿，右手 過一顆五邊型的管珠，完成B1，依序如 圖做完後，完成B 層。 如(圖 3) 3. 右手過一顆，左手加三顆，最後一顆對 穿，完成C1，照著圖串完，完成 C 層(第 三層)如(圖 4) 4. 右手過兩顆，左手加三顆，最後一顆對 穿，完成D1，這層右手須過的管珠較多， 要注意，完成D 層後如(圖 5) 5. 剩最後一層，右手過兩顆，左手加三顆， 最後一顆對穿，完成E1，照順序依序串 好後，完成E 層，最後其實還有一層 F， 但就只是用左右手其中一條線，再穿過 頂面的五邊型一次而已。 6. 完成主體後開始加原子，取好線，任意 穿過其中一顆管珠，之後在線上加一顆 小珠再穿過其相鄰的管珠。依序加滿整 個Buckyball 就完成模型了(圖 6)，如果 行有餘力，可用鋁線折個檯子，方便擺 納。如(圖 7)肆、總結
透過「巴克球」的製作，使學生從中更 了解巴克球的構造，並經由巴克球特殊結構 來培養學生對於球性結構對稱性的正確觀 念。106 圖 1 圖 2 圖 3 圖 4 圖 5
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