C60、C60F60及C60H60“分子滚珠”的压缩特性与电子结构

采用量子分子动力学技术,模拟了C60、C60F60与C60H60分子的压缩过程,计算了这些"分子滚珠"受压变形后的电子结构.根据计算结果,对比、分析了三种分子的压缩力学特性以及压缩变形对其电子结构的影响.研究表明,1)三种分子的抗压缩载荷与能量吸收能力有C60F60＞C60H60＞C60的排序,但抗变形能力相当;2)随着压缩变形的增大,三种分子的化学活性增加,但相同应变下,C60F60和C60H60分子有着比C60更好的化学稳定性.     

单壁及双壁纳米碳管径向压缩特性的分子动力学研究

采用Tersoff-Brenner势与L-J势的分子动力学方法,研究了双石墨层作用下(13,0)(、22,0)锯齿形碳管以及它们组合的(13,0)/(22,0)双壁碳管的径向压缩力学特性.根据计算结果,讨论了三种碳管压缩过程中的构型、能量、压缩载荷等的变化及其差异.研究表明,压缩过程中,(22,0)碳管出现了明显的“塌陷”现象,“塌陷”时,能量及外载一度下降;(13,0)/(22,0)碳管的能量吸收能力及承受压缩载荷能力最大;(22,0)碳管的能量吸收能力与承受压缩载荷能力最差,且体积最容易压缩;当压缩应变小于12%时,(13,0)/(22,0)碳管的内管的构型、体积及其能量变化量均很小;内壁与外壁之间的Van der Waals能在整个压缩(13,0)/(22,0)碳管能量变化中仅占很小的份额.     

三种C240异构体分子的AM1研究

采用RHF水平的AM1半经验量子化学方法,计算了线性4C60富勒烯聚合体、花生壳状4C60富勒烯聚合体,以及C240纳米碳管等三种C240异构体分子的几何构型、电子结构、分子能量,以及疏水常数LogP、极化率、偶极矩等物理化学特性,讨论了三种C240异构体分子的几何构型、前线分子轨道及能级、净电荷分布与静电势、分子能量等特性的差异.研究表明,三种C240分子的生成均为吸热,它们的稳定性依次排序为:C240纳米碳管>花生壳状4C60>线性4C60.     

C60分子与石墨(0001)、硅(111)面的碰撞

用分子动力学模拟的方法和Tersoff多体势函数对以一定能量入射的C 60在石墨(0001)表面以及硅(111)表面碰撞的过程进行模拟研究.结果发现:碰撞过程是高度非弹性的,在弹回过程中,C60分子质心的运动可被看作是在准谐势下的运动 .C60以240 eV初始能量入射到石墨表面时,C60分子有严重的扭曲,最终将平铺在石墨表面形成薄膜;C60分子以30 eV初始动能入射到石墨表面时,将保持完好球形沉积在石墨表面;C60分子以60 eV的初始动能碰撞硅(111)表面时,C60分子最终沉积在硅表面,碰撞过程中C60分子有形变.     

密度泛函理论计算内掺氢分子富勒烯H2@C60及其二聚体的几何结构和电子结构

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(generalized gradient approximation, 简称GGA),对内掺氢分子富勒烯H2@C60及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现无论是在H2@C60单体,还是在其二聚体中,氢倾向以分子形式存在于碳笼中心处,且在室温下氢分子可以做自由旋转.电子结构分析表明,氢分子掺入到C60和C120中,仅对距离费米能级以下-8eV至-5eV能级处有一定的贡献,其他能级的分布和能隙几乎没有变化.     

电场作用下C60富勒烯分子的几何构形与电子结构

采用分子动力学与半经验量子力学相结合的方法,对不同强度电场作用下C60富勒烯分子的体积、形变、电荷分布、偶极矩、系统能量、分子轨道能级等进行了计算,分析了外加电场对C60富勒烯分子几何构形、电子结构的影响.研究结果表明:①在电场作用下,C60富勒烯发生极化,分子沿电场方向伸长,沿垂直电场的方向缩短,体积膨胀.当电场强度增至0.102 a.u.时,C60分子构形破坏.②随着外加电场强度的增加,C60分子的偶极矩增大,系统能量、LUMO,HOMO能级减小,但LUMD,HOMO之间的能隙却先是减小,然后增大.     

内掺氮富勒烯N_2@C_(60)的几何结构和电子性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对内掺氮富勒烯N2@C60的几何结构和电子性质进行计算研究.发现在N2@C60中,氮倾向以分子形式存在于C60中心处.键长分析、能级图、态密度图和电荷分析表明内掺氮分子对C60几何结构和电子结构带来的影响甚微.     

电场作用下C60富勒烯二聚体分子的几何构型与失效

采用分子力学与量子力学相结合的方法,模拟了电场作用下C60富勒烯二聚体(2C60)分子的几何构型与失效行为,讨论了三种不同方向外加电场对2C60分子几何变形、构型失效、电荷分布与极化偶极矩的影响,并与电场作用下C60富勒烯分子的几何变形与失效行为进行了对比.研究结果表明,2C60分子的几何变形与失效行为与外加电场的方向密切相关.当外加电场与2C60分子的桥接C-C键平行时,2C60分子很容易发生失效,且失效形式也十分独特.     

纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子C+n(n《30)的产生机理研究

采用飞行时间质谱计测量了纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子C n(n≤11)的初始平均动能,结果显示轻碎片离子具有相同的初始平均动能(约为0.34 eV),并且该动能在一定范围内不随激光通量的变化而明显改变.结合前人的实验结果,对纳秒激光诱导C60分子碎裂中轻碎片离子C n(n<30)的主要产生模式作了新的阐述,即C60分子级联发射15个C2分子和一个电子形成自身不稳定的C 30离子,在皮秒时间尺度内C 30离子的笼形结构塌陷,进而轻碎片离子产生.     

Yb2.75C60同步辐射光电子能谱

在超高真空系统中制备了Yb2.75C60薄膜.对样品进行了同步辐射光电子能谱研究.在费米能级以下约5 eV范围内的谱数据由Yb2.75C60价带(C60分子轨道LUMO,HOMO和HOMO-1导出的能带)和芯态(Yb 4f7/2,4f5/2)能级构成.用紫外能区不同能量的入射光子,用C 2p和Yb 4f光电离截面随光子能量的不同变化规律,通过定量拟合,得到了对谱线有贡献的上述各个组分的峰位、峰宽和强度.结果表明,光子能量高于约30.0 eV时,芯态4f的贡献使得实验结果远远偏离价带的本征态密度分布.因此,研究Yb2.75C60价态时,应使用能量低于30.0 eV的光子.对实验和拟合结果分析,发现了类似纯C60的光电离截面振荡现象.振荡幅度相对于纯C60较小,反映了化合物中C60分子的化学环境对光电离截面振荡现象起着不可忽略的作用.     

C60,C60/C70混合物在甲苯和1－甲基萘中的荧光光谱

测量了C60,C60/C70混合物分别在甲苯和1-甲基萘中的激发谱和荧光光谱,用532nm波长光为激发源。比较了纯C60及C60/C70混合物的荧光特性,对所观察到的发光谱进行了讨论。     

Theoretical thermochemistry of the C60F18, C60F36, and C60F48 fluorofullerenes

Relative energies of C₆₀F_N fluorofullerenes are reproduced reasonably well at the B3LYP/6- 311G** level of theory employed in conjunction with isodesmic transfluorination reactions, although overestimation of steric repulsions among non-bonded atoms is evident for species with larger values of N. On the other hand, the MNDO method is found to be less suitable for studies of fluorofullerene thermochemistry. The gas-phase standard enthalpy of formation of the C₆₀F₁₈ species is predicted to lie between ?1500 kJ mol^?1 and ?1400 kJ mol^?1.