| 富勒烯和碳纳米管稳定性与形成机理的图形理论定性研究 |
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| 引用本文： | 张聪杰,曹泽星,林成德,张乾二.富勒烯和碳纳米管稳定性与形成机理的图形理论定性研究[J].中国科学B辑,2003,33(5):370-376. |
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| 作者姓名： | 张聪杰 曹泽星 林成德 张乾二 |
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| 作者单位： | 1. 厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005;山西师范大学化学系,临汾,041004
2. 厦门大学化学系固体表面物理化学国家重点实验室,厦门,361005
3. 厦门大学自动化系,厦门,361005 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(批准号:20173042,90206038,20233020和20021002)，教育部山西省青年基金(批准号:20221012)，福建省自然科学基金(A0010001) |
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| 摘 要： | 应用图形理论对不同种类碳簇体系的Kekulé结构数进行了计算, 并在半经验方法(AM1)和密度泛函理论(DFT)水平上，讨论了不同种类碳簇的结构与稳定性. 基于Kekulé结构计数, C-Cσ键数, 富勒烯的表面曲率和能量, 对石墨碎片的卷曲行为以及富勒烯的形成机理进行了讨论. 研究结果表明石墨碎片的卷曲, 一端闭合, 到完全封闭, 可以减少结构中的悬键; 随着新的C-Cσ键生成, Kekulé结构数将急剧地增加, 特别是大的富勒烯和碳纳米管, 这种增加更为显著. 大量Kekulé结构间的共振使体系获得显著的共振稳定化能, 稳定具有张力的富勒烯和碳纳米管, 并驱动平面碳簇结构向闭合结构的转化. 对于Kekulé结构数相近的碳笼, 表面曲率对曲面结构的稳定性有重要的影响. 把Kekulé结构计数和表面曲率结合起来, 可以合理地理解球形笼状富勒烯、闭合纳米管和类“洋葱”型结构等高碳簇在热力学上的稳定性.
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| 关 键 词： | 富勒烯 Kekulé结构数 稳定性 碳纳米管 |
| 收稿时间： | 2003-06-23 |
| 修稿时间： | 2003年6月23日 |
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