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1.
曹爱华  吴波  甘利华 《化学学报》2019,77(5):455-460
基于密度泛函理论计算预测了一种新型碳同素异形体(Pc-carbon).声子色散谱和弹性常数计算证实了Pc-carbon的动力学和力学稳定性.计算结果显示,Pc-carbon是弹性各向异性的,其维氏硬度达到87.6 GPa.应力应变计算结果表明,Pc-carbon的理想拉伸强度和剪切强度分别为65.8 GPa和56.5 GPa,进一步证实了其超硬特性.电子结构计算结果表明,Pc-carbon是带宽为0.99 eV的半导体.  相似文献   
2.
为了考察勒烯衍生物结构与稳定性关系,采用密度泛函理论方法对C80X12(X=H,F,Cl,Br)进行了系统计算究.结表明,在C80X12(X=H,F)异构体中,最低能量异构体都违反五元环分离规则.然而,在C80X12(X=Cl,Br)异构体中,最低能量异构体都满足五元环分离规则.由于van der Waals半径较小,H或F加成到碳笼上时外部原子之间排斥作用小,因此在其优结构中,H或F优先加成到2个五元环共用碳原子上.相反,对于氯化、溴化勒烯,为了避免外部加成原子之间在重空间排斥作用,其优结构中Cl或Br优先加成到1,4-位点上.计算结还显,氢化、卤化反应热(C80+6X2→C80X12)遵循如下顺序,即C80F12>C80Cl12>C80H12>C80Br12.这些结表明勒烯衍生物稳定性和衍生化模与加成原子尺和电性有关.  相似文献   
3.
内嵌金属富勒烯以其独特的几何结构与电子结构预示其在电子、光电子以及医疗领域有重大的应用前景而受到研究者格外的关注. 详细描述了内嵌金属富勒烯的高效率生产的制备过程, 并通过测定和拟合在低温(25K)下Y@C82的不同k取值范围的EXAFS谱, 可以得到Y@C82中的Y的最近邻和次近邻配位壳层的结构参数, 还可以得知Y-C两个壳层的配位距离基本没有随k的取值范围变化, Y@C82的两个壳层的原子分布即使在低温下也存在比较大的无序.  相似文献   
4.
通过粒子群优化算法和密度泛函计算,证明了空间群为PMMA的正交晶系的碳同素异形体o-C8是稳定的超硬相. 声子谱计算表明,o-C8碳相是动力学稳定的;体积压缩计算表明,它是体模量为298.6 GPa的高度不可压缩材料. o-C8相是一种新型的密度为2.993 g/cm3、维氏硬度为67.0 GPa的低密度超硬材料.  相似文献   
5.
通过粒子群优化算法和密度泛函计算,证明了空间群为PMM A的正交晶系的碳同素异形体o-C_8是稳定的超硬相.声子谱计算表明,o-C_8碳相是动力学稳定的;体积压缩计算表明,它是体模量为298.6 GPa的高度不可压缩材料.o-C_8相是一种新型的密度为2.993 g/cm~3、维氏硬度为67.0 GPa的低密度超硬材料.  相似文献   
6.
烯胺、亚胺离子和恶唑烷酮是脯氨酸催化醛、酮反应中的关键中间体,在ωB97XD/6-311++G**理论水平上找到了连接其中任意两个中间体的过渡态. 计算结果表明无论在气相还是溶液中恶唑烷酮都是优势物种,这些物种是可以相互转化的,且异构平衡受控于所用溶剂和实验温度,这些物种存在与否以及发挥的作用取决于实验条件.提出了一条亚胺离子和恶唑烷酮通过亚胺水合物和恶唑烷酮水合物进行相互转换的新路径. 计算结果还表明在醛/酮与N-Boc亚胺的脯氨酸催化反应中,决速步骤是C-C键的形成而不是中间体的相互转换. 这些计算结果合理地解释了已有实验现象,并有利于优化醛、酮不对称有机催化反应的条件.  相似文献   
7.
内嵌金属富勒烯是指金属原子或其团簇内嵌于碳笼之中而形成的复合结构.实验和理论研究都表明内嵌金属原子或团簇对碳笼的电荷转移作用在这类分子中是普遍存在的,并且电荷转移作用能够稳定化原本高度活性的碳笼.三金属氮化物富勒烯(trimetallic nitride fullerenes,TNFs)因其新奇的结构和性质吸引了广泛的研究兴趣.研究者已经对Sc3N@C68,Sc3N@C78和Sc3N@C80进行了广泛而深入的研究并阐明了它们的结构;而且,三金属氮化物团簇(M3N,M=Sc,Y,La等)在各种碳中的稳定化机理已经被阐明,即能够嵌入氮化物团簇的碳笼是那些LUMO+3与LUMO+4能级能量差大的碳笼.对于含有更重的内嵌团簇的TNFs,目前已经取得相当的研究进展,然而仍然有很多未解之谜等待揭开.如:为什么烟灰中Sc3N@C2n,Y3N@C2n和La3N@C2n(n=34,39和40)的产量戏剧性地下降?三金属氮化物M3N@C2n中,电荷转移相互作用像单金属内嵌富勒烯M@Cn中的情况一样吗?为了揭开上述未解之谜,我们对M3N@C80进行系统研究的基础上(ChemPhysChem2006,7:1306),通过密度函数理论方法,对M3N@C2n(n=34,39,40)进行了更广泛更深入的研究.结果表明,对于C68-6140,金属原子位于五元环-五元环共边(B55)的前面;对于C78-5,金属原子位于六元环-六元环共边(B66)的前面;对于C80-7,Sc原子位置不固定,而Y、La原子位于六元环(R6)的前面.Sc3N在所有考虑的碳笼内都是平面的,Y3N在C68和C78中是微弱锥化的,然而在C80-Ih中是平面的;相反,La3N在所有碳笼中都是锥化的.总之,内嵌团簇趋向于在碳笼中形成具有最大金属-金属(M-M)距离的结构,以便于张力能得到最大限度的释放.内嵌锥形团簇的那些碳笼与相应的富勒烯笼比较起来,结构上发生了重大的变形,此种情况下相应分子中存在重要的M-C以及M-M排斥力,相应的分子是不稳定的.对优化后的M3N@C2n的结构分析表明,Y-Y/Y-N和La-La/La-N距离都分别小于自由态Y3N、La3N中的M-M/M-N距离.这些结构中,金属原子与碳笼的成键特性或内嵌团簇与碳笼之间的分子轨道相互作用都是次要的.对于较小的碳笼和较大的内嵌团簇形成的体系,首先满足的应该是几何尺寸上的要求.这些结果清楚地表明,内嵌团簇尺寸较大的三金属氮化物富勒烯中存在重大的M-M以及M-C排斥相互作用并随着碳笼的增大而减小.这些计算结果揭示了内嵌团簇和碳笼的尺寸对TNFs的结构和稳定性的影响,能够良好地解释M3N在碳笼中的位置以及M3N@C2n在产量上的差异并能够为这类物质的结构测定、结构-性质关系阐释提供重要的参考价值.  相似文献   
8.
采用量子化学从头算方法, 系统地研究了Si60-Ih及其各种降低对称性后的扭曲构型的稳定性. 找到了5个低能量低对称性(对称性分别为T, Ci, C1, CS和C2) Si60的稳定结构. 分析计算结果表明, 典型的低能量Si60结构对应着一些硅原子凸出球外和一些硅原子凹进球内, 部分Si原子间的成键呈sp3杂化方式.  相似文献   
9.
Stone-Wales旋转是富勒烯异构化的基本方式,了解其特征和规律对于理解富勒烯和富勒烯衍生物的形成至关重要.本文采用密度泛函理论方法系统研究了富勒烯和富勒烯衍生物的Stone-Wales旋转.结果显示,富勒烯异构体趋向于从高B55键(两个五元环共用的边)结构向低B55结构转化,满足独立五元环原则的结构或具有低B55键数的异构体在热力学上更为有利.相反,对于富勒烯衍生物,具有更多B55的异构体不仅在热力学上更有利,而且从动力学角度讲,从满足独立五元环原则的结构向不满足的结构的转变比相反过程更容易.这些结果可以解释目前的相关实验事实,暗示了富勒烯衍生物可能是先衍生化后异构化而形成.  相似文献   
10.
雷丹  赵冲  甘利华 《化学学报》2014,(10):1105-1109
Sc2S@C90存在的信号已经被质谱检测到,但其结构还没有得到表征.为了研究Sc2S@C90的结构和性质,通过密度泛函理论计算方法对Sc2S@C90的异构体进行了系统的筛选.计算结果表明,能量最低的两个异构体分别为Sc2S@C90:99913和Sc2S@C90:99915.对Sc2S@C90在0到4000 K温度下的相对浓度进行了评估,结果显示,Sc2S@C90:99913和Sc2S@C90:99915可以在高温下共存.分析研究了Sc2S@C90的内嵌团簇与碳笼间的键连关系和相互作用特性.这些研究可为Sc2S@C90的结构确定提供指导.  相似文献   
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