碳60衍生物是以富勒烯（C60）为基础结构经化学修饰得到的功能材料，具有多种分子构型与应用特性。在生物医学领域，碳60衍生物可特异性结合MMP-9蛋白疏水区，通过抑制肿瘤血管生成和调节氧化自由基水平发挥抗肿瘤作用。此外，有研究报道碳60衍生物可用于聚合物太阳能电池的改性开发研究。
背景介绍
图1 碳60衍生物的合成示例
自从 Kroto 等人发现富勒烯以来，富勒烯以其独特的结构引起了科学界的普遍关注，富勒烯及富勒烯衍生物已经成为国际上异常活跃的研究领域。目前合成的富勒烯衍生物种类繁多，而其中单加成和多加成衍生物的三维立体结构具有重要的应用价值，因此合成功能化的碳60衍生物是富勒烯化学中最前沿的课题之一。在微纳米结构材料中引入碳60衍生物可使其物理、化学性质和性能得到较大改善，表现出独特的光电学、材料科学和生物医学等性能。[1]
制备聚合物太阳能电池
图2 C60衍生物作为受体合成的光伏材料结构
研究人员合成了一种茚双加成碳60衍生物，以其作为受体材料与聚(3-己基噻吩)（P3HT）共混制备的聚合物太阳能电池，实现了5.44%的能量转换效率，这是基于P3HT体系的聚合物太阳能电池所达到的最高效率记录。P3HT和可溶性碳60衍生物PCBM是聚合物太阳能电池中最具代表性的给体与受体光伏材料。基于P3HT/PCBM的光伏器件能量转换效率稳定在3.5～4.0%之间，且其光伏性能对活性层厚度不敏感（在100～300 nm范围内均可获得较高效率），因此该体系被视为制备大面积聚合物太阳能电池的最佳候选体系。为进一步提升基于P3HT体系的光伏性能，有机固体实验室的研究人员合成了富电子的茚双加成碳60衍生物ICBA，其LUMO能级较PCBM上移0.17 eV。在AM1.5、100 mW/cm²光照条件下，基于P3HT/ICBA的光伏器件开路电压达到0.84 V，能量转换效率提升至5.44%；而在相同条件下，P3HT/PCBM体系的开路电压仅为0.58 V，能量转换效率为3.88%。[2]
参考文献
[1] 黄飞等.富勒烯C60及其衍生物材料的应用研究进展[J].黄山学院学报, 2014, 16(5):4.
[2] Youjun He, Indene?C60 Bisadduct: A New Acceptor for High-Performance Polymer Solar Cells, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1377–1382.