C60单晶溶液生长中的枝晶与分形

<正>C₆₀作为一种新型功能材料已受到人们广泛关注,为了深入研究这种材料的结构和物性,以及开拓其潜在的应用领域,通过C₆₀粉来制备高质量的C₆₀单晶体就显得越来越重要.目前已报道的制备C₆₀单晶体的方法主要有两种:一是溶液法,即将C₆₀粉溶于苯、甲苯、环已烷等有机溶剂中,然后通过溶剂的快速蒸发结晶出C₆₀单晶.此法优点是生长装置简单,生长条件易于控制,生长出的C₆₀单晶尺寸较大,缺点是有机溶剂分子可能进入C₆₀晶体内部;另一种是气相法,即在真空中加热C₆₀粉,使其升华,并在冷端凝结为C₆₀单晶 此法优点是生长的C₆₀单晶纯度高、晶面规则,缺点是生长条件不易控制,生长的晶体尺寸较小.因此,无论用上述哪一种方法,目前要生长出高质量、大尺寸C₆₀单晶都是很困难的,其主要原因就是关于C₆₀晶体生长的动力学机制尚不十分清楚.本文在C₆₀晶体的甲苯溶液生长系统中,通过扫描电子显微镜观察到C₆₀晶体生长中的小面化晶体、枝晶及分形等生长形态,并且分析了其产生的动力学机制.     

微晶与纳米硅薄膜表面形貌分形特征的研究

对纳米硅薄膜的微结构研究一直是这个领域中令人感兴趣的问题.Mandelbrot提出的分形理论可用于材料显微结构的定量表征,而分形维数是描述分形结构特征的一个重要几何参量.近年来,人们利用光学显微镜和SEM等手段对薄膜材料和金属断口的表面形貌进行了很多研究,但由于实验手段的限制,通常只能获得材料在微米尺度上的分形特征,而且存在实验过程和数据处理繁琐等缺点.80年代初发展起来的STM,具有纳米量级乃至原子量级的分辨率,能够非破坏性地直接获得样品表面形貌的实空间三维图象,便于进行数据处理,从而使人们可较方便地在纳米乃至原子尺度上对材料的表面进行研究.我们首先采用STM在纳米尺度上对不同工艺条件下按常规PECVD技术制备的微晶及纳米硅薄膜的表面形貌进行了观测,并结合分形理论计算了样品表面形貌的分形维数D,从而找到了D值与样品微结构参数之间的联系.1 实验过程实验所用的硅薄膜样品是在常规PECVD系统中,使用高比例的高纯氢稀释的硅烷作为反应气体,利用RF+DC双重功率源激励等离子体辉光放电制备得到的.薄膜样品的厚度～1μm,衬底为普通的玻璃片.样品表面微观形貌的观测是采用CSTM-9000型STM(中国科学院化学研究所生产)在常温和大气中完成的.观测前,样品在稀释的HF中漂洗,以除去表面上的氧     

水溶性富勒烯衍生物——C60腺苷的合成

由于富勒烯C_(60)特别的结构以及物理化学性质,受到日益广泛的研究.自从C_(60)能够大量制备以来,很多的研究工作都集中在其作为功能材料的应用方面.在C_(60)的化学修饰方面,如氧化、卤化和氢化等,常常得到难以分离的混合物.1993年,Friedman,Wudl等人提出了C_(60).的衍生物可以抑制艾滋病毒酶HIV,给C_(60)的应用研究开辟了一个崭新的领域.本文研究了C_(60)和生物活性物质8-叠氮基腺苷的反应,合成了水溶性C_(60)衍生物C_(70)H_(12)N_6O_4.并用质谱、紫外可见光谱、~(13)C核磁共振谱、~1H核磁共振谱和红外光谱对产物结构进行了表征.iedman,Wudl等人提出了C_(60).的衍生物可以抑制艾滋病毒酶HIV,给C_(60)的应用研究开辟了一个崭新的领域.本文研究了C_(60)和生物活性物质8-叠氮基腺苷的反应,合成了水溶性C_(60)衍生物C_(70)H_(12)N_6O_4.并用质谱、紫外可见光谱、~(13)C核磁共振谱、~1H核磁共振谱和红外光谱对产物结构进行了表征.     

C_(60)分子晶体结晶形态及局部相变的研究

1 引言异军突起的C_(60)分子晶体吸引了众多科技工作者的视线,研究工作已延伸到许多方面、不同层次.但就C_(60)的晶体结构而言,人们的认识还有分歧.Kratschmar等人早期的研究工作表明:C_(60)分子以六方密堆(h.c.p.)形式结晶,晶胞参数a=10.02A,c=16.36A.而Fleming等人则认为C_(60)分子晶体属面心立方(f.c.c.)晶型,a=14.172A.争论终以晶     

C_(60)聚合现象的实验研究

自从C_(60)固体达到宏观量生产以来,对整个物理,化学,材料及相关学科产生了很大的影响,它开辟了很多新的研究领域并正向其有应用潜力的方面一步步迈进.然而,尽管世界上科学家们做出了很大的努力,C_(60)本身真正的实际应用之处仍是团迷雾,为此研究人员认为若将几个甚至几十个C_(60)分子聚合成更大的功能性巨型富勒烯分子,其应用背景可能更强.1993年3月召开     

C60吡咯烷衍生物的合成研究

通过加成反应对富勒烯进行化学修饰引起了合成化学家的广泛兴趣.研究表明,C_(60)具有缺电子烯烃的性质,可以发生一系列的环加成反应.这类反应主要包括[4 2],[3 2],[2 2]和[2 1]型 其中,通过亚胺叶立德与C_60发生的1,3-偶极环加成反应([3 2]型)形成N-取代的和N-未取代的C_(60)吡咯烷衍生物是用于C_(60)化学修饰的最重要方法之一,也是C_(60)化学修饰的热点之一,这类衍生物含有NH或其他活性官能团,可以进一步进行2次衍生化,得到在材料科学和技术中有潜在应用的目标分子.亚胺叶立德的来源很广泛,一种比较简单和有效的方法是在氮气流保护下,回流醛和α-氨基酸的甲苯溶液.Maggini及其同事首先利     

激光诱发巴基管向金刚石的相转变

金刚石由于其超高的硬度,已逐渐成为切削、抗磨等方面的首选材料.C_(60)发现后,已有利用冲击法将其转变成金刚石的报道,巴基管与C_(60)结构上类似,但它相对于C_(60)来讲,成本低、容易大量生产,因此更有可能进入工程应用.目前,利用巴基管作为衬底,通过化学气相沉积的方法已生长出良好的金刚石薄膜,并使金刚石的成核和生长速率大为提高.同时,巴基管在高温高压下合成金刚石的研究工作也取得了可喜的进展 本文以球墨铸铁为基体,以巴基管为涂层,通过激光熔凝和后续热处理的方法,在铁-碳合金体系中获得了微米尺寸的金刚石晶粒.     

化石富勒烯与考古学--关于恐龙蛋化石中的富勒烯研究

根据作者对恐龙蛋中富勒烯(碳-60,碳-70;C60,C70)的研究,以及自然界其他含富勒烯样品的实验结果,在本文中建议把"化石富勒烯(fossil-fullerene)"研究作为一项考古学新方法来进行探索.     

对称的和谐美——碳富勒烯与艺术设计

碳富勒烯分子具有精妙的中空结构、美丽和谐的对称性、鲜活的细腻感,给艺术家们提供了无限的遐想空间,被誉为“科学中的艺术品”.以碳富勒烯分子模型为造型的独特艺术形式,应用于当代建筑、视觉传达、珠宝、环境等诸多设计领域,渐渐成为一种代表科技与艺术完美融合的流行文化.     

双镥金属富勒烯的合成、提取与表征

自La@C_(82)被发现以来,能导致新分子、新材料不断涌现的金属富勒烯的研究就一直是富勒烯化学领域中最吸引人的分支,但是它的发展比较缓慢,直到K-H方法被应用于宏观量地合成金属富勒烯,这种情况才有所改善.现在,大多数镧系元素,包括La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho和Er,已通过金属/碳棒在低压氦气条件下的电弧放电过程被成功地包裹于富勒烯碳笼当中并被溶剂提取出来,它们提取液的质谱图均给出明显的M@C_(82)信号.与此相反,我们这里报道了一种特殊的镧系元素——镥,在它的金属富勒烯提取液中,只有双镥富勒烯,Lu_2@C_(2n),能被激光解吸电离飞行时间质谱与解吸电子轰击质谱观察到.含富勒烯与双镥富勒烯的碳炱用电弧放电法制备.简单来说,直径6mm的光谱纯碳棒,钻孔,填入99.99%Lu_2O_3与碳粉的混合物,使总原子比为1.0Lu/100C,此金属/碳的混合棒先在真空条件下(10~(-3)×133.332 Pa),2000 K处理3h,然后作为正极在160×133.332 Pa氦气中直流电弧放电,电弧电流80A.生成的碳炱用甲苯索氏提取后,再于高压釜中523 K时,     

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.     

有机酸对富勒烯吡咯烷衍生物溶液紫外光谱的影响

合成表征了在C60吡咯烷上连有吡啶基的衍生物1,研究如酸后其紫外光谱的变化,观察到在该衍生物的溶液中加入机强酸如：三氟乙酸或对甲苯磺酸,其紫外光谱与本身相比发生了蓝移,实验发现不含吡啶基的C60吡咯烷也具有该现象,通过实验和用MOPAC7．0半经验PM3理论计算证明其原因是由于C60吡咯烷上的吡是弱碱性,当加入强的有机酸时,与酸形成盐,然后发生了分子内的电荷转移,即C60骨架上的电子向吡啶烷上转移,从而导致了C60骨架上的电荷减少,其结果是C60前线轨道能级差变大,其紫外光谱发生蓝移。     

含稳定氮氧自由基的C60衍生物的合成及其磁性质

自由基具有净磁矩,含有稳定氮氧自由基的化合物具有一定磁性质,用二酮、α－氨基酸及Ｃ６０利用１,３－偶极环加成反应合成Ｃ６０吡咯烷衍生物,用间－氯过氧苯甲酸室温上对其进行氧化得到含稳定氮氧自由基的Ｃ６０吡咯烷衍生物,并利用ＥＳＲ和ＳＱＵＩＤ对其磁性质作了研究,研究表明,这一新的含有稳定氮氧自由基的Ｃ６０衍生物具有反铁磁性。     

不同溶剂对富勒烯系列的抽提与表征

自1990年Kr(?)tschmer等报道常规量C_(60)的制备方法以来,富勒烯(球烯)的研究进展令世人瞩目.目前球烯的制备主要利用石墨经电弧蒸发,然后用合适的溶剂来抽提所得烟灰中含有的富勒烯.在烟灰中除含有C_(60)和C_(70)之外,同时还含有少量C_(76),C_(78),C_(84),C_(96)等一系列高碳系列的球烯.因此寻找经济、高效的方法来分离系列球烯,特别是得到含量很少的高碳系列球烯,是当前研究的重点之一.利用球烯独特的结构以及其在不同溶剂中的溶剂效应和不同溶解度,有可能通过抽提、溶解、重结晶等一系列步骤,达到分离和纯化球烯化合物的目的.因此研究球烯在不同溶剂中的溶解特性是必要的.这方面的工作已有一些初步的研究.     

掺富勒烯光学玻璃的Raman光谱与反射光谱

具有封闭笼形结构的富勒烯是近年来各国科学家研究的热点.1990年,德国Kratschmer首次用电弧加热法制备出常量的富勒烯代表物C_(60)和C_(70),从而使一系列揭示其微观结构及独特性质的实验研究得以实现.证实C_(60)球形对称结构的三个关键实验分别是红外吸收谱、Raman散射谱和~(13)C的核磁共振.     

高氯酸铁促进的[60]富勒烯与β-酮酯的反应研究

自从[60]富勒烯(C60)实现常量合成之后,各种类型的反应已经成功用于C60的官能化.近来,金属盐促进的[60]富勒烯自由基反应越来越受到化学家的重视.这主要有以下两个因素:一方面,C60的分子中含有30个可供自由基加成的碳碳双键,使得自由基加成往往导致多加成产物的生成,这就给分离提纯带来了一定的困难.     

C_(60)单晶溶液生长中的枝晶与分形

C_(60)作为一种新型功能材料已受到人们广泛关注,为了深入研究这种材料的结构和物性,以及开拓其潜在的应用领域,通过C_(60)粉来制备高质量的C_(60)单晶体就显得越来越重要.目前已报道的制备C_(60)单晶体的方法主要有两种:一是溶液法,即将C_(60)粉溶于苯、甲苯、环已烷等有机溶剂中,然后通过溶剂的快速蒸发结晶出C_(60)单晶.此法优点是生长装置简单,生长条件易于控制,生长出的C_(60)单晶尺寸较大,缺点是有机溶剂分子可能进入C_(60)晶体内部;另一种是气相法,即在真空中加热C_(60)粉,使其升华,并在冷端凝结为C_60单晶 此法优点是生长的C_(60)单晶纯度高、晶面规则,缺点是生长条件不易控制,生长的晶体尺寸较小.因此,无论用上述哪一种方法,目前要生长出高质量、大尺寸C_(60)单晶都是很困难的,其主要原因就是关于C_(60)晶体生长的动力学机制尚不十分清楚.本文在C_(60)晶体的甲苯溶液生长系统中,通过扫描电子显微镜观察到C_(60)晶体生长中的小面化晶体、枝晶及分形等生长形态,并且分析了其产生的动力学机制.