C_(60):美丽下隐藏着危险

去年八月以来,美国图森的亚利桑那大学物理学研究生拉姆及其同事在研究化学家最新的宠物——一个名叫“笼状全烯”的足球形分子时,戴上了手套和面具。这是因为该大学的化学家霍尔提醒他们注意C_(60)美丽下可能潜伏着对健康的危害。     

固体C_(60)电阻的压力效应

固体C_(60)的发现引起了人们很大的兴趣,它的研究已成为一个相当活跃的新领域。单个的C_(60)分子具有稳定的球形笼状结构,而固体C_(60)是靠范德瓦尔斯力结合的,是一种分子固体,其结构为面心立方。固体C_(60)的能隙约为1.5eV,相当于本征半导体。掺入碱金属后呈现超导电性,其超导转变温度可达33K。近年来,Duclos等和N ez-Regueiro等已在高压下对固体C_(60)的晶体结构和电学性质等进行了研究,他们都发现固体C_(60)在15GPa或20GPa以上的压力下有一个相变,而且在N ez-Regueiro等,他们还采用快速和非静水压压缩的方     

硝基苯类C_(60)衍生物的合成研究

C_(60)及富勒烯族化合物的研究代表了当前新理论和新材料研究的新潮流.自从1990年Kr(?)tschmer等人利用电弧法获得宏观量C_(60)以来,C_(60)的研究已取得了重大进展.人们通过各种各样的化学反应方法,将许许多多功能不同的取代基引入到C_(60)球体结构中,合成了一系列C_(60)有机衍生物.C_(60)分子的足球状微观结构决定其固体微粒具有较高的耐压强度,作为碳元素的一种单质,C_(60)本身可以作为火箭推进剂的添加剂.如果能给C_(60)分子中引入多硝基苯基等含能基团,将会得到一种新型的笼状含能材料添加物.本文通过硝基苯类叠氮化与     

C_(60)的光致发光研究

由全碳组成的笼状簇合物(fullerene富勒烯)是不同于石墨,金刚石的碳的新的形态.其中具有截角正20面体结构的C_(60)是在合成富勒烯中采率最高的一种.采用不同的方法分析和计算,C_(60)固体(指FCC结构)的禁带宽度不相同,其值在2.6—1.5eV之间.对于C_(60)分子,采用LDA方法计算HOMO(最高填充分子轨道)同LUMO(最低空分子轨道)间能隙为1.9eV,采用SSH模型计算为1.7eV.群论分析表明其价带(即HOMO)属于h_u群,导带(即LUMO)属于t_(iu)群.由于t_(iu)同h_u的直积不包含t_(iu),所以C_(60)的带间(LUMO-HOMO)为禁     

足球分子及其异构体的电子结构和UV谱

最近Kroto等人让激光气化的石墨通 稳定的碳原子簇,其中C_(60)占绝对优势,他们过一个高压超声速喷嘴,得到了一系列新型 认为它具有笼状结构,由十二个五元环和二     

氮笼N10的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。     

硼笼烯和硼笼烷的量子化学计算

碳笼烯C_(60)的发现,在国际上掀起了碳笼烯的多方面研究热潮,人们不仅去探索合成新的碳笼烯,并且试图合成其它元素的类似物,其中,对硼元素的类似物也进行过讨论,本文报道我们曾推测过的一系列高对称性的高硼笼烷和笼烯的量子化学计算结果,为相应的合成探索提供依据.     

C60晶体的电子辐照行为

C_(60)是异于石墨和金刚石的碳的第三种同素异形体,具有由20个六边形环和12个五边形环组成的足球式结构.自从1990年Kr(?)tschmer在实验室成功地常量制备并纯化C_(60)原子团簇以来,其奇异的结构和潜在的应用价值引起了人们的极大兴趣.C_(60)晶体在室温下为面心立方(fcc)结构,即一个足球状的C_(60)分子占据fcc的一个晶格位置,其晶格常数a=1.417nm.但是,目前人们对C_(60)晶体结构的稳定性还知之甚少.本文主要研究C_(60)晶体在电子辐照下的结构变化.     

四硫富瓦烯衍生物-C60Brn的合成及其Langmuir膜

1985年Kroto等人首次发现在自然界中存在碳的第三种形式——C_(60)。1990年Kr(?)tschmer等人成功地合成了毫克级的C_(60)。由于C_(60)特殊的物理和化学性能,已引起人们极大兴趣。 1991年Obeng等人首次报道了C_(60)在气-液界面的分子行为,但不能获得优质的LB膜。作者发现C_(60)Br_n能克服C_(60)的缺点,其原因是C_(60)分子是一个疏水性分子,而Br原子的引入将大大提高C_(60)Br_n分子的两亲性。另外,研究结果表明C_(60)Br_n的吸电子能力比C_(60)强。C_(60)Br_n分子是一个很好的电子受体。     

(Alkali@C_(60))中碱金属原子与C_(60)笼的相互作用研究

关于C_(60),从目前的情况看,人们的兴趣大都集中在对C_(60)的化学修饰、掺杂及其复合物的研究上.将原子(团)或分子植入另一个分子中这是一个全新的化学领域.足球状C_(60)的较大内脏为引入高活性的原子或基团形成内嵌复合物提供了可能.内嵌碱金属元素即为其中之一.实验上已有关于这类全新复合物的研究工作,理论上也已有人对其结构、性能作了研究.在这方面,此前我们也开展了一些理论上的探讨工作.我们认为,从理论上弄清     

C_(60)~-离子π电子云特性的核磁共振研究

由于C_(60)具有奇特的球形笼状结构以及不寻常的物理、化学性质,所以C_(60)及其衍生物成了当前物理、化学及材料科学等各个学科研究的前沿课题,特别是集中于A_xC_(60)这类化合物的研究,因为在K_3C_(60),Rb_3C_(60)及Rb_2CsC_(60)等化合物里测到了使人感兴趣的超导电性.但是在对A_xC_(60)等C_(60)负离子盐的核磁共振(NMR)研究中,有一个反常的现象始终困扰着研究者.纯C_(60)无论是晶形粉末还是在苯、甲苯中的溶液,用NMR测得的化学位移δ均为143(相对于TMS),而碱金属掺杂的K_3C_(60)的~(13)C谱线中心位移δ186,溶液中抗磁性C_(60)~(-n)(n可能为6)的化学位移为157.显然,这种实验现象与对传统的化学位移的认识产生了矛盾.化学位移理论认为,核周围空间电子云的分布使外磁场中的原子核受到电子云屏蔽,对抗磁性的核来说,化学位移应向高场移动,而C_(60)~(n-)的化学位移(相对于中性的C_(60))却向低场移动.     

C_(60)/C_(70)晶体摩擦相变的研究

笼形分子结构的富勒烯(C_(60)、C_(70)等)具有多种奇特的物理、化学性质,已成为材料科学研究的前沿课题.有人预言它可能具有一定的润滑性,是一种“密集型分子滚珠轴承”型润滑剂.但到目前为止,尚未有充足的实验证据.据报道,C_(60)及C_(70)在常温下沉积在不同底材上时构成不同的晶体结构,在金(Au)表面上为面心立方结构(a=14.2(?)),在玻璃表面为六角密堆积结构(a=10.05(?), c=16.41(?)).而且它们还有温度相变现象.Wragg还发现C_(60)/C_(70)混合富勒烯在石墨表面构成密堆积结构晶体.Guo等人指出其面心立方密堆积在能量上低于六角密堆积,因而相应稳定一些.     

~(13)C NMR谱和一些C_(60)衍生物结构探讨

自1990年C_(60)被常规量制备成功以后,许多C_(60)的衍生物已被合成出来.C_(60)是一种高度对称的足球状分子,60个碳原子均采用sp~(2.28)的杂化方式形成一个非平面的共轭大π体系,这种结构芳香性较小,其球面结构中的C=C双键能够发生加成反应等,这方面已有很多报道.     

不含碳原子的类富勒烯分子

迄今为止,所有已知的空心笼状分子多少总含有碳分子。但是最近材料科学家发现了一种不含碳原子的二硫化钨笼状分子。这种无机半导体分子也会卷曲而形成圆柱形或封闭的多面体结构(图1,2)。以色列科学家R.坦纳及其同事已研制成功了长度不足10纳米到100纳米以上的微管,还有各种不同尺寸的笼。因为这种二硫化钨晶体是一个无机笼,它可能有与富勒烯不同的     

原子簇C_n中碳原子的轨道杂化的研究

近年来,质谱实验发现C_(180)能稳定存在,理论推算得到C_(180),C_(540)…具有I_h对称性,预测C_(540)也是一个稳定的结构,但还未见它们的键长、键角、二面角等结构参数报道.本文在研究C_(60)和C_(70)分子中碳原子的轨道杂化的基础上,对具有I_h对称性,未知键长、键角、二面角等结构参数的碳原子簇C_(180),C_(540)…C_(43740)中碳原子的轨道杂化进行研究.     

C_(60),C_(70)的激光脱附解离及其机理分析

C_(60)等具有笼式结构的碳团簇(统称富勒烯)是目前物理、化学、材料科学等领域非常感兴趣的一类特殊物质。早期对碳团簇的实验研究发现由60,70个原子组成的团簇有比邻近的原子簇高得多的丰度和特殊的稳定性.最近两年,由于 W.Krtschmer 等发现了可制备出较大量纯 C_(60),C_(70)的方法,更加激起人们研究 C_(60)/C_(70)性质的兴趣. 有众多的文献是涉及 C_(60)及其离子的解离和稳定性的,如利用光解离、激光脱附解离、离子原子碰撞解离等方法对     

从溶液中生长C_(60)/C_(70)晶体的研究

自从Kr(?)tschmer等人发现有效的制备富勒烯的方法以后,富勒烯的研究成为近来科学界研究的焦点之一,这归因于其特殊的结构和由此而产生的巨大的潜在应用价值.对于富勒烯的研究大多数实验是以多晶粉末或薄膜作为研究对象的,而要详细研究分子内和分子间的相互作用,最好的办法就是研究该物质的单晶.从溶液中生长C_(60)以及C_(60)/C_(70)晶体的方法已有文献报道,得到的晶体已具有可观的尺寸,但完整性并不令人满意.     

低能C_(60)离子束流淀积薄膜及其光谱特性

自1990年Kratschmer等人发现制备宏观量C_(60)球烯的方法以来,C_(60)的研究已成为材料科学领域的一个热点,科学通报也报道过化学所研制C_(60)的工作,本文报道低能C_(60)离子束流淀积薄膜及其光谱特性的测     

银表面增强C_(60)薄膜的光学二次谐波

具有富勒氏球结构的全碳分子,由于具有大π键的电子云分布,预期会存在类似于有机聚合物那样的大而快的光学非线性响应。有关C_(60),C_(70)的三阶光学非线性的实验研究,已见于多处报道。但是,有关全碳分子的二阶光学非线性的研究还很少进行,直到最近才见到有关C_(60)薄膜光学二次谐波产生的报道。     

高碳原子簇电子结构的计算方法及其应用

自从1985年发现C_(60)以来,高碳原子簇已成为国际学科发展的前沿.其中,高碳原子簇的电子结构是一个重要的研究课题.目前,国际上其计算的最高水平是:用从头算方法计算的最大分子为C_(540),并且使用的基组不大;用密度泛函方法也仅计算了C_(60),C_(240),C_(540)和C_(960);计算原子数再多的分子更为困难.因此许多科学家(包括物理学家、数学家和理论化学家)都在H(?)ckel近似水平上讨论它们的π电子结构,主要集中于处理相应的Hamilto-