C_(60)简介

科学家在研究碳原子簇的过程中意外地发现了一个崭新的有机分子,C_(60)。它单一地由碳元素组成,60个C位于由20个正六角环和12个正五角环围成的三十二面体的顶角上。相邻的C原子之间以共轭双键结合,近似球状结构的笼内笼外都存在π电子云。这样一个     

C60富勒烯及其非经典衍生物:C58,C59和C62的第一性原理计算

利用密度泛涵理论对具有四元环、五元环、六元环、七元环、八元环和九元环等的C60富勒烯及其非经典衍生物:C62,C60,C59和C58共8个笼状分子进行了结构优化和电子结构计算,得到平衡构型下的结合能、HOMO-LUMO能隙、电离能、电子亲和能.对具有缺陷环的富勒烯,还研究了H2分子的贯穿行为,讨论了贯穿势垒与缺陷环尺寸的关系.     

C60异噁唑环衍生物的结构、电子光谱和非线性光学性质的研究

应用半经验AM1量子化学方法研究了8种C60异噁唑环衍生物的结构,以AM1优化几何构型为基础,用ZINDO/CIS方法计算了目标分子的电子光谱.结果表明,异噁唑环的引入导致HOMO与LUMO间的能级差减小, C60母体与加成基团之间存在分子内电荷转移.计算所得电子光谱值与实验结果较吻合,几种化合物在400nm以上均产生非C60特征吸收峰,这些峰是电荷从加成基团向C60部分转移产生的.用FF/AM1方法计算了分子非线性光学系数α、β、γ值,在所得计算结果上推测了影响体系非线性光学系数效应的因素.     

C砷异噁唑环衍生物的结构、电子光谱和非线性光学性质的研究

应用半经验AM1量子化学方法研究了8种C60异噁唑环衍生物的结构，以AMl优化几何构型为基础，用ZINDO／CIS方法计算了目标分子的电子光谱．结果表明，异噁唑环的引入导致HOMO与LUMO间的能级差减小，C60母体与加成基团之间存在分子内电荷转移．计算所得电子光谱值与实验结果较吻合，几种化合物在400nm以上均产生非C60特征吸收峰，这些峰是电荷从加成基团向C60部分转移产生的．用FF／AM1方法计算了分子非线性光学系数α、β、γ值，在所得计算结果上推测了影响体系非线性光学系数效应的因素．     

嵌入多孔硅中的C60分子的发光行为

1990年团簇C60分子分离的成功[1],立即引起了科学界的极大重视,有关C60分子的超导电性、光谱特性以及电子能级结构的研究报道与日俱增,由于单个C60分子是直径为7.1Å的球形分子,因而在某种程度上对于由C60分子聚集而成的具有几个纳米尺寸的CBO微晶的体系应该也具有类似于半导体超微粒低维量子限域的物理特性.     

分子拓扑学方法估算多环芳香烃类化合物的电离能

在构建多环芳烃类化合物分子的邻接矩阵主对角元时,结合烷基极化效应指数考虑分子图顶点的性质,以分子碎片C、CH、CH2、CH3等的相对能量作主元,用分子拓扑学方法构建了多环芳香烃类化合物新的邻接矩阵.研究结果发现,新的邻接矩阵特征根与多环芳香烃类化合物的电离能有良好的相关性Ipi=4.756+2.870OMOi,R=0.9853,s=0.1765,n=446.用这种新方法估算多环芳香烃类化合物的电离能,所用参数少且为分子结构性参数,稳定可靠,计算简便,结果较满意.     

1,3-和1,4-环己亚硝酸二酯电子轰击解离的结构效应

烷基亚硝酸二酯是一种重要的亚硝化剂,也是大气中NO_x污染物的来源之一,近年来引起了人们的广泛关注. 烷基亚硝酸二酯中两个ONO官能团对分子反应活性的影响以及在化学反应中的作用尚不清楚. 本文用电子碰撞电离质谱研究了1,3-环己亚硝酸二酯和1,4-环己亚硝酸二酯的解离过程. 实验结果发现两种结构异构体的分解产物不同：除了亚硝酸酯的特征碎片NO⁺(m/z=30)外,对于1,3-异构体,碎片离子m/z=43和71的丰度最高;而对于1,4-异构体,电子碰撞电离质谱谱图中解离产物m/z=29、57、85和97的强度较大. 对中性分子、分子离子以及中间产物的结构和电荷计算结果显示,1,3-环己亚硝酸二酯的分解清楚地显示出两步解离机制,即母体阳离子M⁺首先失去一个NO,然后中间离子(M-NO)⁺通过两个αC-βC键的断裂打开六元碳环;对于1,4-环己亚硝酸二酯,除了两步分解机制之外,还可以直接从母体阳离子M⁺发生αC-βC键的裂解. 研究结果有助于理解在大气反应及亚硝化合成反应中烷基亚硝酸二酯的分子结构对反应历程的影响.     

二维R-C60聚合物的核磁共振波谱研究

合成了二维rhombohedral(2D-R)相C60聚合物,对其固体核磁共振(NMR)波谱进行了详细的讨论. 13C固体核磁共振魔角谱(13C MAS NMR )上δ145附近的sp2杂化峰出现展宽并伴有边带,并且在δ72附近出现了一个相对较弱的新的峰.这表明通过[2+2]加环反应在邻近C60分子之间形成了sp3杂化共价键,使得C60分子球笼上出现了五个位置不等价的sp2杂化碳原子,导致位于δ145附近的sp2杂化峰展宽.利用拟合分峰的方法得出了这五个不等价的碳原子的峰的位置,分别位于δ134.6、δ139.6、δ145.1、δ147.9 以及δ149.1,这五个不等价的碳原子数目上的比例关系和核磁共振曲线的积分面积吻合.     

C60、C240、C60@C240富勒烯分子压缩特性的分子动力学研究

采用Tersoff-Brenner势的分子动力学方法,研究了双石墨层作用下C60、C240及C60@C240富勒烯分子的压缩力学特性.根据计算结果,讨论了三种分子压缩过程中几何构形、能量、压缩载荷等的变化及其差异.研究表明,压缩过程中,仅C240分子出现了“塌陷“现象,塌陷时,该分子的能量及外载一度下降;相同压缩应变下,C240的体积压缩率以及C60@C240的能量吸收率最大,而C60的体积压缩率及能量吸收率均最小; C60@C240分子的最大承载能力及C240的最大承受变形能力最大,而C60分子的最大承载和最大承受变形能力均最小;在C60@C240分子的压缩中,当应变小于20%时,内笼C60的体积及其能量变化很小;C60与C240之间的范德华尔能在整个压缩C60@C240分子的能量变化中仅仅占有非常小的份额.     

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.     

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.     

环己烯分子2b和3a轨道的电子动量谱学研究

报道了环己烯(C6H10)分子2b和3a轨道电子动量谱的首次研究,并且给出了价轨道的电离能谱信息,实验在非共面对称几何条件下的能量多道型电子动量谱仪下完成,入射电子的能量为1200eV加结合能.通过Hartree-Fock和密度泛函方法计算得到了C6H10分子2b和3a轨道的动量谱,在动量大于0.25a.u.区域理论与实验结果符合较好,实验结果与理论计算相比在低动量端出现“上翘”的现象,这可能是由于分子的扭曲波效应引起的.     

利用密度泛函理论研究六种多环芳烃的分子结构以及拉曼光谱

利用DFT理论B3LYP/6-31+G(d, p)方法对六种PAHs分子进行理论计算, 可以得到六种多环芳烃分子的分子构型信息, 其中包括具体的键长、键角以及整个分子的长宽信息, 从而为我们能够更加深入地理解稠环芳烃的大小与环糊精内腔的尺寸匹配效应对SERS增强效果的影响提供了理论依据; 还利用Gaussview对这些分子的拉曼光谱给出具体的峰位, 并对计算出的六种多环芳烃的拉曼光谱进行主要峰位的指认。通过与实验测得拉曼光谱的对应关系, 从而对实验所得的拉曼光谱在理论上进行了有力的补充。     

钐-富勒烯插入化合物的拉曼光谱

采用固态反应法合成了名义组分为SmxC60 (x =1 ,2 ,...,6 )的插入化合物 ,获得了具有正交结构的Sm2 .75C60 超导相和具有体心立方结构的Sm6C60 相。较高Sm浓度的SmxC60 (x≥ 3 )的拉曼谱峰的展宽与减弱可归因于C60 分子的畸变和电 -声子相互作用。拉曼光谱的结果还表明 ,尽管SmxC60 (x =2 ,3 ,4,5 )暴露空气后转变为非晶态 ,但C60 分子畸变反而减小 ;在Sm6C60 非晶态中C60 分子即使存在 ,但其畸变仍然很大 ,或C60 分子已遭到破坏并形成了某种非晶碳化物     

用溶胶-凝胶法掺杂的C60光荧光的温度行为

在甲苯溶液和薄膜材料中C60的光荧光研究已有许多报导,但对用溶胶-凝胶方法掺杂的C60的发光的温度行为研究尚未见报道。中子衍射研究表明,在不同温度下C60有不同的结构:温度高于260K以上,C60的结晶结构是面心立方,并且分子总是在自由旋转。C60分子间的相互作用很弱,由范德瓦尔斯力键合。它们之间不会有能量的转移,因而固态的C60发光基本上是单个分子发光;温度低于260K,是简立方结构,在一个原胞中有四个分子。由于绕<111>方向上的98°的旋转而导致取向的不均匀性。经过一较长滞留时间后,在这个方向上的一个非常快的60°跳跃,又形成一新的取向。低于90K时,C60分子开始冻结在简立方晶格上。可见,C60的结构对温度有相当显著的依赖关系。研究C60的光致发光的温度行为是有意义的。     

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.     

Si(111)7×7表面孤立C_(60)分子的吸附取向及局域电子态研究

利用低温扫描隧道显微镜对Si(111) 7× 7表面的孤立C60 分子成像 ,结合局域密度泛函方法计算 ,确定了C60 在不同吸附位置的分子取向 .同时进行的扫描隧道谱揭示了C60 吸附后的局域电子态 .     

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.     

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.     

2-（4，5-二硫甲基-1，3-二硫环戊烯基）-3，4-富勒吡咯烷的合成表征及电子光谱的INDO/ S研究

通过亚胺叶立德与C60 发生 1,3 偶极环加成反应的方法 ,合成了一种新的具有分子内给 受体系的C60吡咯烷衍生物 2 (4 ,5 二硫甲基 1,3 二硫环戊烯基 ) 3,4 富勒吡咯烷 (C66H9NS4) ,以红外、元素分析、核磁共振氢谱、紫外进行了表征 .运用Gaussian98量子化学程序包 ,利用密度泛函的方法对分子的几何构型进行了优化 ,在优化的基础上 ,应用INDO/S的方法计算了化合物的电子光谱 ,计算结果表明 ,C66H9NS4的光谱吸收在 4 38.9nm ,与实验值 4 31.4nm基本一致