無

巴克球－C60是 1996 年諾貝爾化學獎得主 Kroto、Curl & Smalley 所發現並命名為富勒烯(buckminster fullerene)，後續帶動全球奈米材料的蓬勃發展，尤以奈米碳管為最。 

透過儀器分析(質譜分析、X 射線分析)證實，C60的分子結構為球形 32 面體，它是由 60 個碳原子以 20 個六邊形和 12 個五邊形連接而成，具有 30 個碳碳雙鍵（C=C），類似足球狀的空心對稱。1991 年日本科學家飯島澄男發現管狀的的奈米碳管，也是全世界最小的人工中空管。 

數學中的富勒烯結構都是以五邊形和六邊形組成的凸多面體，五邊形個數為 12 個，六邊形個數為 n - 10。最小的富勒烯是 C20，為正十二面體。沒有 C22。更大的的 C2n富勒烯為 n = 12, 13, 14 ...，目前超過 1800 種，2006 年某位奈米科技種子教師於台灣奈米週展覽會場，發現台灣東元奈米應材公司為說明場發式顯示器的材料-奈米碳管，推出對應的組合式塑膠模型。於是說服台灣東元公司以文教服務觀念回饋社會，同時讓國人知道台灣奈米產業的發展情形。東元公司開始大量生產組合式塑膠模型，提供全國奈米 K-12 教師作為教具，建立產學合作的模式。 

石墨烯（Graphene）是碳原子組成的蜂巢晶格構造，只有一個碳原子或3個氫原子厚度的二維材料，或是以sp2軌域組成六邊形的平面薄膜，可以構建其他維度的石墨材料，例如:包裝成零維（0D）的富勒烯，捲成一維（1D）的奈米管或堆疊成三維（3D）的石墨。 (圖一)。石墨是鉛筆芯的主要成分，用鉛筆畫線時，就會產生微小石墨烯碎片和殘渣，但是過去的科學家無法單獨分離出單層的石墨烯。 

2004年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，並以「在二維石墨烯材料的開創性實驗」共同獲得

2010年諾貝爾物理學獎。 

石墨烯目前是世上最薄、最堅硬、接近完全透明的奈米材料，具有特殊且優良的物理特性，包含高熱傳導率、高電傳導率、高透光度、非等向性、高移動率 (高速電子漂移率)、具可撓性、低可見光波長吸收率(2.3%)等，適合製作發光二極體之透明導電層，並能夠增強發光二極體的發光強度，可發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體，也適合用來製造透明觸控螢幕、光板、太陽能電池等各項應用，是近來最被科學界看好的新興材料之一。 

未來科技的新產品:可捲曲的超薄電腦面板、超輕飛機、超級電動車、太空電梯等都可能與石墨烯有關，讓我們拭目以待!

[第一部分]

1.  觀察足球外觀，歸納足球是由六邊形以及五邊形組成，五邊形周圍都是六邊形。

2. 展示事先做好的巴克球與石墨烯模型，讓學生嘗試組裝。

3. 引導完成石墨烯模型。

   (1)排出六邊形(圖3-1)。

   (2)捲曲成開口式的奈米碳管，該如何封閉開口呢(圖3-2)？

4.引導完成巴克球模型-第1種排法。

   (1)排出五邊形(圖4-1) 。

   (2)將每個五邊形片段以六邊形連接(圖4-2)。

   (3)知道該如何排出巴克球嗎(圖4-3)。

   (4)說說看巴克球的對稱性吧。

   5.引導完成巴克球的對稱性吧！

       (1)排出五邊形(圖5-1)。

       (2)將每個五邊形片段以六邊形連接(圖5-2)，共2次(圖5-3)。

       (3)該如何排出巴克球呢(圖5-4)？

       (4)說說看巴克球的對稱性吧(圖5-5)！

6. 延伸學習:製作更複雜的奈米碳球和奈米碳環。

(1)  可以利用類似步驟5(克球模型-第2種排法)方法，系統化製作出更複雜的奈米碳球。

(2)  製作奈米碳環時需要用到五邊形、六邊形、及七邊形。

(3) 製作方法可參考投影片。 

[第二部分](時間:10分鐘)

1.以投影片介紹巴克球與石墨烯的結構。 

2.以概念圖解說巴克球與石墨烯的性質。

3.介紹巴克球與石墨烯的應用。 

[第三部分](時間:5-15分鐘)

1.創意延伸 (時間不足時可省略)

2.學習單填寫 (依時間調整學習單題目) 

1.巴克球 C60由哪兩種圖形組成的?(1)四邊形 (2)五邊形 (3)六邊形 (4)七邊形

2.巴克球 C60包含______個五邊形以及______個六邊形。

3.如果只有五邊形，巴克球會變成甚麼?只有六邊形呢? 為什麼巴克球需要五邊形和六邊形？

4.石墨烯與巴克球的關係? 石墨烯加上巴克球可以變成甚麼?

5.石墨烯與巴克球的的性質與用途?

6.石墨烯可能的產品有哪些?

(1)可捲曲的超薄電腦(2)超輕飛機(3)超級電動車(4)太空電梯 (5)以上皆是

實驗安全事項

較小的學童因力氣不夠，可能會使用剪刀來拆除原裝零件，需要提醒剪刀的安全用法。

實驗廢棄物處理請學生將剩餘的零件分類、回收。

教學心得

整個過程還蠻有趣的，因為巴克球與石墨烯其實可以衍伸出多的創意，有人利用這個模型做出了一支響尾蛇，相當有趣！

這個實驗是比較好控制時間的，所以可以讓學生有多一點的創意時間，相信大家會想出更多的點子的。

闖關遊戲

關主需事先組裝好半成品，再讓闖關者挑戰。結束前請闖關者將成品還原為半成品，再讓下一組挑戰。 

1. 東元奈米應材股份有限公司-C60分子模型(巴克球)http://wwwt.teconano.com.tw/index_down.php?CAhs=defuse&firestpageset=1&ISPID=13&IIB ig=7&sele=shopbig_dm_down&searchname=

2. 楊悠娟、徐學瑜、古貫君、朱伯黠(2013)。簡單製作碳60、180、240，未發表之報告。

3. 潘文福(2015)。科技到府--奈米國家型創新科技研發成果轉化海報。臺南文創園區，2015.04.17-05.20。

4. 奈米科技教育學院 http://nano.narl.org.tw/ 

壹、準備活動 

★教師準備：

一、闖關地點預先放置長桌子。 

二、準備材料：巴克球組合式塑膠模型三、製作工具：無 

四、預先製作半成品: 步驟 3(1)、4(1)、5(1) 以及完成品。五、用紅色電器膠帶黏貼起始線，標註通過與不通過界線。 

六、闖關卡七、集點小貼紙八、海報: 包含原理說明、製作步驟及注意事項九、獎品包 

★學生準備： 

一、預先分組。每組五至六人 

貳、闖關活動之前 (10分鐘)

一、 闖關負責關主及學生就位。約需兩人，關主負責解說指導，副關主負責提問學習單與討論問題。 

二、 預先集合參加同學，以小組隊伍排列。 

三、 說明關卡配置與發下小組闖關卡。 

四、 安全宣導，請小朋友注意安全，不可以在場地內奔跑。 

五、 請學生注意禮貌，進入關關卡和離開關卡都要跟關主問好。也可以請小組編隊歌或隊呼，進關卡時表演給關主看，關主可視團隊精神、製作完成度等，加發集點小貼紙。 

参、進入關卡 

一、 關主請小組列隊，跟關主敬禮，表演隊呼、隊歌等，最後大聲說「關主好」。 

二、 關主回：「各位小朋友好！」。 

三、 關主介紹關名。 

四、 關主利用海報說明原理。 

五、 關主利用海報說明製作步驟及注意事項。 

六、 引導學生利用半成品實作。關主要掌握時間和隨時給予指導、提醒。 

七、 完成作品的學生可以回答學習單，每組合作回答 1 份學習單。若答案錯誤，請提示並說出正確答案。 

八、 若尚有時間，可請未通過學生參考組員或請組員幫忙，改進錯誤後，再試一下。 

九、 請未通過組員及通過組員說明製作巴克球與石墨烯的訣竅或有什麼新發現。  

十、 請學生將巴克球還原成半成品，關主、副關主要掌握時間和隨時給予指導、提醒。 

十一、 關主講評「各位小朋友在巴克球與石墨烯這關表現的很好，小組也很團結，還有很多的新點子，關主很喜歡，恭喜你們過關。這是集點小貼紙，下一關也要加油喔！請往下一關前進。」關主在闖關卡上簽名或蓋通過章。 

十二、 小組列隊跟關主敬禮後說「謝謝關主」。 

十三、 小組離開前往下一關。 

伍、闖關活動結束

一、收回闖關集點卡。 

二、 統計分數。每一個過關章計五分，每一張集點卡計一分，統計總分後宣布獎項。每組都應該獲得糖果、餅乾獎品包，但分為三級，第一級為奮發向上獎、第二級為勇往直前獎、第三級為龍騰虎躍獎。 

三、 以學習單作為當日功課。 

四、 自然課教師可以利用時間請小朋友說明參加闖關的心得感想與各關卡的相關科學原理。 

五、 發展類似相關科學遊戲與科學闖關活動。