1985年,Rice大學(xué)的H.W.Kroto和R.E.Smalley等發(fā)現(xiàn)用激光束使石墨蒸發(fā),用10大氣壓的氦氣產(chǎn)生超聲波,在噴咀上能生成性質(zhì)十分穩(wěn)定的一種新的碳的同素異形體.經(jīng)過飛行時(shí)間質(zhì)譜證實(shí),它的確不含其它元素,其組成主要是C60.Kroto等為了紀(jì)念前驅(qū)研究者Buckminster Fuller,將這個(gè)球形分子稱為Buckminsterfullerene或者簡(jiǎn)稱為“布克球”（Buckyball）.
　　他們認(rèn)為這種碳單質(zhì)既然具有確定的組成,顯然就不會(huì)像石墨或金剛石一樣構(gòu)成無限龐大的分子.按照碳原子價(jià)鍵的要求,它可能具有球形結(jié)構(gòu).它以60個(gè)碳原子作為頂點(diǎn),組成一個(gè)32面體.其中12個(gè)面是正邊形,20個(gè)面是六邊形.正好是一個(gè)削20面體的每個(gè)頂點(diǎn),像足球一樣的多邊形體,如圖1所示.在這樣的分子中,每個(gè)碳原子都滿足sp2雜化軌道的要求：與其它三個(gè)碳原子相連,等價(jià)地組成一個(gè)五員環(huán)和兩個(gè)六員環(huán).由于它具有這種特殊結(jié)構(gòu),因此現(xiàn)在更形象地稱它為足球烯（footballene,soccerballene）.
　　按照正常的碳—碳鍵的鍵長(zhǎng)計(jì)算,C60構(gòu)成的球體直徑大約為7 A0 ,它的內(nèi)腔至少可以容納一個(gè)直徑為5 A0 的客體原子.根據(jù)這種思想,Smalley又設(shè)計(jì)將石墨板浸泡在沸騰的三氯化鑭飽和溶液中,干燥后將它作為靶子,用激光蒸發(fā),使鑭原子嵌入球體內(nèi)部.從而發(fā)現(xiàn)了一系列分別由44個(gè)到76個(gè)碳原子和一個(gè)鑭原子組成的碳—鑭化合物.顯然這是一種包合物[2].
　　事實(shí)上,12個(gè)正五邊形不僅只能和20個(gè)六邊形構(gòu)成C60的封閉殼,還可以和其它若干個(gè)六邊形組成蛋形的多面體,而鑭原子的存在,使其它形式的多面體也趨于穩(wěn)定.
　　和C60分子有關(guān)的“碗烯”（corranulene）分子[3],C20H10,具有一個(gè)由五個(gè)正六邊形環(huán)繞的正五邊形結(jié)構(gòu),如圖2所示.這個(gè)化合物早已于1966年由Michigan大學(xué)的R.G.Lawton合成成功.它的分子構(gòu)型像一個(gè)碗,有芳香性,而且很穩(wěn)定.而足球烯分子的表面,就存在著這樣的12個(gè)正五角形單元.C60分子具有Ih點(diǎn)群的對(duì)稱性,是一個(gè)“非交替烴”(non-alternant hydrocarbon).
　　曾經(jīng)有好幾位學(xué)者對(duì)C60作過HMO計(jì)算[4],并將C60和其它芳香烴的離域能（delocalization energy）和共振能進(jìn)行比較.結(jié)果表明其共振穩(wěn)定性大約是苯分子中每個(gè)碳原子的平均共振能的兩倍.雖然在這個(gè)分子中碳原子并不都是完全共平面的,因此會(huì)出現(xiàn)一些張力,但是它的共振結(jié)構(gòu)數(shù)高達(dá)12500,因而可以使體系穩(wěn)定化.如果考慮到C60多面體分子中π鍵與σ鍵的交角大約是11.60,用0.877校正其共振積分,按POAV1/3D HMO法計(jì)算,仍然可以明顯地看出它具有較高的π電子能.