C20@C240和C60@C240双层结构富勒烯热力学性质的分子动力学模拟研究

运用分子动力学方法（MolecularDynamics，MD），通过模拟计算，研究了C20@C240和C60@C240分子的结构稳定性和热力学性质．由于C20和C60层与C240层间引力作用，内嵌C20和C60结构稳定性减弱．内嵌C20和C60分别在约580和690K出现由固相向液相转变的现象．在约3000K以上，C60@C240结构解体，形成两个独立富勒烯原子团，在5000K以上，C20@C240结构未观察到解体现象．     

C36碱金属离子包合物M+@C36(M+=Li, Na, K)的DFT理论研究

用密度泛函(DFT)方法研究C36两种异构体的碱金属离子包合物的结构与光谱性质.结果表明,随着碱金属离子半径的增大,富勒烯包合物M @C36的热力学稳定性降低.同时包合碱金属离子后,M @C36的前线轨道能级也大幅降低,这对它的氧化还原活性产生了影响.在优化构型的基础上,分别计算了C36与M @C36的红外及紫外光谱,这可作为鉴别富勒烯包合物是否存在的光谱依据.     

低能He@C_60 He@C_60碰撞的动力学研究

建立了基于半经验势的分子动力学模型,研究了不同入射能量下C60 C60和He@C60 He@C60的对心碰撞动力学性质,并比较了富勒烯内嵌He原子的存在对碰撞的影响.发现随着入射能量的不同,形成的碰撞产物的二聚体结构不同,并呈现出自组装的性质.He原子在能量较高时对碰撞产物的结构影响较大,在一定程度上能够增强富勒烯二聚体结构的稳定性。     

低能He@C60＋He@C60碰撞的动力学研究

建立了基于半经验势的分子动力学模型,研究了不同入射能量下C60＋C60和He@C60＋He@C60的对心碰撞动力学性质,并比较了富勒烯内嵌He原子的存在对碰撞的影响.发现随着入射能量的不同,形成的碰撞产物的二聚体结构不同,并呈现出自组装的性质.He原子在能量较高时对碰撞产物的结构影响较大,在一定程度上能够增强富勒烯二聚体结构的稳定性。     

基于金刚石体系的固态量子计算

量子计算科学是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一,其开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理模式.量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学基本原理的量子信息处理技术,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算性能的新型计算模式.量子计算需要一个良好的量子体系作为载体.基于自旋的量子体系由于其实用的可操作性,成为量子计算载体的优秀候选.自旋的所有量子性质表现在自旋的叠加态、自旋之间的纠缠和对自旋的量子测量上.基于系综的量子计算演示实验已经被多次实现,但是系综体系在可扩展性上有其原理上的缺陷.要实现可扩展的大规模室温固态量子信息处理和量子计算的突破,实现单量子态的寻址和读出是一个最重要的前提.在已经提出的单自旋固态量子计算载体中,比较突出的一类是基于金刚石中的氮-空位色心单电子自旋体系.金刚石中的氮-空位色心单电子自旋量子态可以在室温下初始化、操控与读出,成为室温量子计算机载体的优良候选者.我们首先回顾金刚石氮-空位色心单电子自旋体系作为量子计算机载体的重要进展;然后讨论了该体系在纳米尺度灵敏探测和成像方面的重要应用;最后,描述了此领域的前景.     

荧光光谱法研究六噻吩与富勒烯的相互作用

文章采用荧光光谱法研究在六嚷吩(6T)/富勒烯(C60,C70和C84)混合液中由电子转移所引起的荧光猝灭现象,并由Stern-Volmer方程分别确定了6T/C60、6T/C70和6T/C84混合液中的双分子猝灭速率常数.结果表明,双分子猝灭速率常数与富勒烯的电子亲和力相关,对6T/C60、6T/C70和6T/C84...     

实验研究DQC1算法中的量子失谐（英文）

量子失谐被认为是确定性单比特量子计算(DQC1)中指数加速的来源。在实际噪声环境下实现DQC1算法并研究其中量子失谐的作用具有重要意义。我们在电子自旋共振（ESR)体系上演示了DQC1算法，并且观察到了非零的量子失谐。此外，我们发现量子失谐的大小与初态的纯度α及量子Fisher信息的大小具有对应关系。实验结果为揭示量子失谐在DQC1中的作用提供了有力证据，并有助于进一步理解量子算法中指数加速的来源。     

单金属富勒烯M@C66(M=Ca,Sr,Ba)结构、稳定性及谱学的第一性原理计算研究（英文）

由于产量非常低,许多内嵌金属富勒烯(EMF)的结构尚不清楚,特别是碳笼碳数在70以下的单金属富勒烯.通过密度泛函理论(DFT)对内嵌碱土金属的单金属富勒烯M@C₆₆(M=Ca,Sr和Ba)进行了理论计算研究.能量计算和统计热力学分析表明,在所考虑的众多C₆₆富勒烯异构体中,内嵌Ca、Sr和Ba后,碳笼C_2v(4348)-C₆₆能量最低,但在高温情况下,另外一种碳笼C₂(4466)-C₆₆也有较高的分布.这两类金属富勒烯M@C_2v(4348)-C₆₆和M@C₂(4466)-C₆₆的HOMO-LUMO间隙较大,且都具有较强的局部芳香性,可能在将来的实验中被发现.此外,还计算了这两类金属富勒烯的近红外可见光吸收谱、红外谱、拉曼谱以及¹³C核磁共振谱,以协助将来的实验表征.     

C60-二烯丙基叔胺及其衍生物的量化研究

利用半经验AM1法研究了醋酸锰作用下二烯丙基叔胺与C60富勒烯的环加成反应中反应物和产物的几何构型,原子净电荷,前线轨道及能量等参数.计算结果表明,C60底物与加成基团之间存在着较强的分子内电荷转移,C60部分是电子受体,二烯丙基叔胺是电子给体.并根据分子体系的能级差ΔE(LUMO-HOMO)判断了同分异构体的稳定性关系.     

富勒烯（C60／C70）与N，N，N′，N′-（对甲基苯）-4，4′-二胺-1，1′-二苯碲醚电荷转移复合物的特征

用激光光解方法研究了富勒烯(C60／C70)与N，N，N′，N′-四-(对甲基苯)-4，4’-二胺-1，1′-二苯碲醚电荷转移复合物的特征．通过观察在近红外区瞬间吸收带，富勒烯(C60／C70)激发三线态，富勒烯(C60／C70)阴离子自由基和N，N，N′，N′-四-(对甲基苯)-4，4′-二胺-1，1′-二苯碲醚阳离子自由基的出现，测定了在苯腈溶液中从N，N，N′，N′-四-(对甲基苯)-4，4′-二胺-1，1′-二苯碲醚到富勒烯(C60／C70)激发三线态的量子转化产率和电子转移常数。     

用量子理论新方法研究C_(60)分子的双缝衍射

微观粒子的运动规律一直是人们很感兴趣的课题,为了更好地解释物质波衍射问题,本文用量子理论新方法研究C60分子的双缝衍射,首先用薛定谔方程严格求解左右缝中的C60分子的波函数,再由费曼路径积分量子理论计算得到C60分子在缝后的衍射波函数,继而得到衍射屏上的衍射波函数,在考虑退相干效应对此双缝衍射的影响时,由数学转换求出C60衍射波函数模方与衍射屏上的衍射位置之间的数学关系表达式,理论计算与实验数据拟合结果很好,这说明微观粒子的衍射需要用完全的量子理论方法进行研究,由此可推得此方法对微观粒子运动的研究具有普适性,还可以对物质波及其他粒子的单缝衍射、多缝衍射和光栅衍射进行研究。     

Ir—C60配合物衍生结构三阶非线性光学性质的DFT计算研究

基于密度泛函理论（DFT）,利用高精度量子化学计算方法对配位铱原子的富勒烯衍生物分子Ir（η5C60Me5）（CO）2的非线性光学性质进行了计算研究,结果显示具有较高对称性的Ir（η5C60Me5）（CO）2衍生物分子,具有较高的三阶非线性光学响应．为了揭示Ir—Go的非线性光学响应的起源,研究了Ir（η5GoM60）（C0）2的电子结构性质,并且基于含时密度泛函理论（TDDFT）研究了Ir（η5C60Me5）（C0）2配合物的激发态性质,探讨了富d电子及d空轨道的重过渡金属铱与富“轨道及离域电子的富勒烯相互系统作用对体系三阶非线性光学性质的影响机制．     

N-甲基-2-(4-醛基苯基)-3,4-C60吡咯烷衍生物的合成及量子化学计算

设计合成了一种新的C60吡咯烷衍生物:N-甲基-2-(4-醛基苯基)-3,4-富勒烯吡咯烷(C70H11NO),以FTIR、UV-Vis1、H-NMR1、3C-NMR、ESI-MS进行了表征,运用Gaussian 98量子化学程序包,采用B3LYP密度泛函的方法,在3-21G水平上对分子的几何构型进行了优化,在优化的基础上用INDO/CI的方法计算了化合物的电子光谱.结果表明,吡咯环的引入导致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基本吻合.     

富勒烯C_(60)的物理、化学性质及其应用研究进展

介绍了富勒烯C60的结构,富勒烯C60的溶解性、磁性、非线性光学性质、超导、光电导性等物理性质以及富勒烯C60与金属反应、加成反应、聚合反应等化学性质.综述了富勒烯C60在催化剂、光学材料、半导体、太阳能电池、润滑剂、化妆品、生物医药等方面应用研究,并展望了富勒烯C60的发展前景和趋势.     

C_（60）@（n,0）与C_（20）@（n,n）的组装与性质——纳米豆荚的量子化学计算与研究

采用从头计算法对锯齿豆荚管C60@（n,0）的结构与电子性质进行量子化学计算,结果表明,在由一条松散堆积的富勒烯链填充的纳米管之费米能级附近电子结构可以近似为这两个已发生固定相对位移组成部分电子结构的叠加.把这种固定的能带位移近似扩展到由一条密堆积C60链严格填充的（n,0）纳米管中,在电子性质方面会出现一种从半导体（n=17）到金属（n=18～19）的戏剧性变化.并且有报道C60填充（17,0）半导体纳米管所形成的导带上之精细双峰结构已被观察到.这种理论上最小的纳米豆荚其直径为1.064nm.     

单核四价锰配合物Mn^IV（salae）2的合成和晶体结构

目的合成高价锰配合物并研究其晶体结构。方法席夫碱配体H2salae(水杨醛缩乙醇胺)与Mn(OAc)3.2H2O在甲醇-水混合溶剂中反应,溶液静置,溶剂挥发后得到单晶。结果配合物MnIV(salae)2的单晶属六方晶系,空间群R-3,晶胞参数:a=1.7907(1)nm,b=1.7907(1)nm,c=2.8162(3)nm,α=90°,β=90°,γ=120°,V=7.8201(1)nm3,Z=18,Mr=381.28,Dc=1.457 g/cm3。结论MnIV由两个席夫碱配体进行配位,每个配体提供两个氧原子和一个氮原子。中心锰IV处于八面体的配位环境中。不同单元的分子由分子间C—H…O氢键和C—H…π弱相互作用连接在一起,形成三维结构。     

富勒烯新结构的研究进展

富勒烯Cn是一类由12个五元环和若干六元环组成的笼状全碳分子.根据碳笼表面是否含相邻分布的五元环,富勒烯可分为IPR富勒烯和非IPR富勒烯.25年来,人们在发展富勒烯合成新方法和寻找富勒烯新结构方面做了大量的工作,富勒烯家族得到了很大的扩充,越来越多的富勒烯新结构被陆续发现和分离出来.迄今为止,已分离、表征了C20~C104的60余种富勒烯新结构,包括40余种IPR富勒烯结构,以及通过笼外化学修饰或内嵌原子(或原子簇)的稳定化策略合成的20余种违反IPR规则的富勒烯.详细总结了这些迄今为止已报道的各种富勒烯新结构,并对今后富勒烯研究的重点和内容进行了预测.     

X@C36Cl6(X=Be,Be2+,Mg,Mg2+,Ca,Ca2+)的结构和性质的理论研究

在MP2/6-31G*和B3LYP/6-31G*水平上研究了X@C36Cl6(X=Be,Be2 ,Mg,Mg2 ,Ca,Ca2 )包合体系.结果发现:只有Be@C36Cl6和Mg@C36Cl6保持D3h对称性,其余体系均为C2v对称性.所有的内嵌富勒烯体系的C—C键的平均键长均较原来空笼的平均键长长,说明C36Cl6包合金属会使碳笼增大.Ca@C36Cl6,Be2 @C36Cl6,Mg2 @C36Cl6和Ca2 @C36Cl6的包合能为负,明显是放热反应.从热力学的角度分析是稳定的,而且包合Be2 明显比包合Mg2 ,Ca2 和Ca稳定,但是Be2 @C36Cl6由于能隙较小而不可能稳定存在,所以不能简单地由包合能数值来分析其稳定性.Be@C36Cl6与C36Cl6相比,既容易被氧化也容易被还原;Mg@C36Cl6和Ca@C36Cl6既不容易被氧化也不容易被还原;电荷复合体系则难被氧化而易被还原.     

厘米线度C60单晶生长

控制气相法晶体生长的成核过程可使成核数目较少.在此基础上,通过设法使这少量晶核中只有一个能在随后的生长过程中不断长大,成功制备出厘米线度的C60单晶.X射线衍射谱和Laue像表明单晶具有较好的品质.作为大尺寸C60单晶的应用之一,测量了这种样品上的同步辐射角分辨光电子谱以深入研究C60晶体的价带结构和能量色散.