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.     

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.     

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.     

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。