结构与性能

具有二十面体结构的簇

原子簇范德华力或者通过其他简单的力只取决于每对原子之间的距离有不寻常的稳定当团簇的原子数量刚好达到形成规则的数量时二十面体．这个系列的前三个星团分别有13个、55个和147个原子。这些在图3．在13个原子簇中，除了一个原子外，其他原子都占据着相同的位置。这个系列中的55个原子簇包括一个核心——也就是13个原子的二十面体——加上二十面体的12个顶点上的12个原子和30个原子，每个原子在二十面体的30条边的中心。147个原子组成了一个由55个原子组成的二十面体核心，在最外层的顶点上还有12个原子原子在20个面中的每一个的中心，顶点之间的30条边中的每一条都有两个原子。在这类簇中提供特殊稳定性的壳层结构是由原子本身的壳层的个别稳定性所决定的。

简单的集群金属原子

一种不同寻常的稳定性体现由简单的金属原子组成。类确定此类集群的外壳结构电子还有那些壳的填充物能源电子可用的状态。对应于闭合的电子数电子金属簇的壳为8,20,40,58，. . . .的电子结构可以通过假设由所有原子的质子和内壳层电子组成的带正电荷的核心被涂成一个连续的、有吸引力的背景，而价电子或外层电子是离域的(也就是说,簇中的所有原子共享)。电子环境很像一口井或一个坑，有一个平坦的底部和一个中等陡峭的墙壁。在这样一个简化的模型系统中，确定电子可用的能态相对容易，并能很好地描述超过8或9个的团簇碱原子-也就是说,锂，钠，钾，铷或铯。每个碱原子的单价电子或外壳电子被明确地处理，而所有其他电子都被认为是被涂掉的核心的一部分。因为每个碱原子只有一个价电子在美国，异常稳定的碱簇由8、20、40、……原子，对应于主要的壳层闭合。这种模型在处理铝等金属时就不那么成功了，因为铝有不止一个价电子。

网络结构

还有一种特别稳定的封闭壳层集群有时称为网络结构。其中最著名的是C₆₀即由60个原子组成的碳原子团。在这个簇中，原子占据了足球结构的60个等效顶点的位置，可以通过切断二十面体的12个顶点来构造12个规则的5面(规则的五边形)面。二十面体本身有20个三角形面;当它的顶点被切掉时，三角形就变成了六边形。这12个五边形与这20个六边形共享它们的边。在这方面，没有两个五边形有任何共同的优势分子或群集(C)₆₀两者都可以考虑)。由此产生的高对称性结构被命名为巴克敏斯特富勒烯巴克敏斯特·富勒他提倡在建筑设计中使用这种几何结构(见图4）.

其他网络化合物的碳也是已知的。形成一个闭壳结构，一个网络复合一个碳原子必须是12个环5个碳原子，但6个碳原子的环数是可变的。小于C的壳层₆₀已被发现，但他们的一些组成五角大楼必须共享边缘;这使得较小的网络化合物不如C稳定₆₀．大于C的壳层₆₀，如C₇₀C₇₆，和C₈₄，并且相对稳定。在被称为扫描的现代电子显微镜的观察中，甚至有管状和“洋葱状”同心碳壳层隧道显微镜。这些设备足够强大，可以显示非常小的星团，甚至是沉积在干净表面上的单个外来原子的图像。

碳的网状化合物，组成了称为富勒烯，与碱和其他金属形成化合物。一些富勒烯的化合物结合与金属，如K_3.C₆₀,成为超导体低温的:低温的;也就是说，他们失去了对电流当它们充分冷却时流动。网络化合物作为一个基团的类别曾被不时地想象过，但直到20世纪80年代末，它们才在实验室中实现，并显示出具有闭壳网络结构。