量子化学从头计算法研究C70的分子静电势

C_(60)和C_(70)是富勒烯家族中最重要的两个成员,几种制备方法获得的富勒烯产物都是C_(60)和C_(70)的混合物.~(13)C-NMR谱观察到C_(70)有5个峰存在,单晶X射线衍射、中子衍射和从头计算研究都一致确认C_(70).是具有D_(5h)点群对称性的外形酷似橄榄球的分子.分子的许多物理化学性质都与其静电势密切相关,分子静电势对于研究分子与带电离子和极性分子的相互作用机制具有重要价值.目前用实验方法直接精确地测量富勒烯球内外的静电势尚十分困难,用非经验的量子化学从头计算法精确地计算富勒烯的静电势是一项十分有意义的课题.最近作者曾用Hartree-Fock/6-31G从头计算法获得了C_(60)的分子静电势,并解释了C_(60)的电子亲合势、低温堆积结构和碱金属掺杂化合物结构等实验事实.本文继续在Hartree-Fock/6-31G从头计算法水平研究C_(70)的分子静电势,并与C_(60)进行对比分析.     

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)分子气相摩尔熵及摩尔热容的理论计算

自从1990年文献[1]报道成功的常量制备并分离出稳定存在的C_(60)和C_(70)原子簇以来,人们对这类新型碳素多面体分子的研究寄予了极大的热情和期望,取得了大量的研究成果.C_(60)分子虽有固态时摩尔热容的实验及理论计算结果,而气相摩尔熵及摩尔热容的实验和理论计算结果,就我们所接触的文献均未见报道.文献[3]报道了不同温度所测定的C_(60)分子的蒸     

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.     

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     

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     

C_(70)分子中碳原子的轨道杂化问题

在价键理论中,原子轨道的杂化方式,杂化轨道中各种类型原子轨道的成分,杂化轨道波函数的表示式等部是认汉分子中原子间成键的重要信息.当人们观察到 C_(60),C_(70).分子稳定存在时,曾提出 C_(60)。分子中碳原子的原子轨道采用 sp~2杂化说明它的成键特征.最近,X 射线电子谱的实验表明:C_(60),C_(70)分子中碳原子的轨道既不是 sp~2矿也不是 sp~3杂化,而是采用     

C_(60)分子中碳原子的轨道杂化问题

自从Krtschmer及其合作者于1990年宣布在实验室成功地常量制备并分离出稳定存在的C_(60)和C_(70)原子簇以来,人们对这类新型分子的研究寄予了极大的热情与期望,从不同角度对这类碳素多面体进行研究,已经获得的某些成果已见综述。就C_(60)分子的结构而言,Kroto等人提出,它是三十二面体的球形结构,由12个五边形和20个六边形相互连接构成,顶角数是60,60个碳原子分别置于各顶角位置。每个碳原子采用sp~2杂化,以三个单     

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。     

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.     

C_(60)掺杂物的超导性的量子化学研究

我们对晶态C_(60),K_3C_(60),K_6C_(60),Rb_3C_(60),Rb_6C_(60),RbCs_2C_(60),Rb_2CsC_(60),KRb_2C_(60),K_2CsC_(60),K_2RbC_(60),Na_2CsC_(60),Li_2CsC_(60),Na_2RbC_(60)和Na_2KC_(60)进行了三维EHMO晶体轨道的能带结构计算.我们的计算结果除了得到能带结构外,还得到了这类掺杂物的总态密度、原子与轨道净电荷、晶体轨道矢量、单胞内外原子与轨道重迭布居和原子与轨道投影态密度等结果.利用上述结果我们不仅可以从理论上说明A_3C_(60)的超导性以及C_(60)与C_(60)的绝缘性(A表示碱金属);而且从我们的计算结果可以得到ln(l/T_c)和-l/N_(Ef)之间有一种近似的线性关系,这个结论与BCS理论的预测非常吻合.     

计算C_(60)和C_(70)磁化率的规范不变分子轨道微扰方法

自1985年Kroto等发现C_(60)以来,碳原子团簇的许多物理化学性质成为实验和理论研究的广泛领域。由N个碳原子(N为偶数)组成的C_N碳原子团簇分子是一个由12个五边形和N/2—10个六边形构成的多面体。C_N分子中每个碳原子的成键状态同苯分子类似,是以sp~2杂化轨道形成σ键,这些σ键构成C_N分子的骨架。每个碳原子都余下一个π-p轨道和一个π电子,这N个π电子形成大共轭π键。直觉上认为:这种大共轭体系应类似于苯这类芳香分子具有较大的抗磁磁化率。然而不同理论的计算结果相差甚远。Eler等采用London理论计算得到C_(60)的π电子磁化率非常小,甚至还可能是顺磁磁化。Fowler等用从头计算     

用定域分子轨道理论研究高分子的能带结构

本文利用以定域轨道Fock矩阵的可迁性和高分子的平移对称性,由模型分子从头计算再定域化后得到Fock矩阵构造高分子的Fock矩阵(占据和未占据空间),由求解复矩阵本征值方程,可得到高分子的能带(价带和导带)结构,计算过程避免了双电子积分和自洽迭代,计算方法简便。以C_6H_8、C_4H_(10)和C_9H_(12)以及C_6H_2等到模型分子,分别计算了(?)CH=CH(?)_n、(?)CH_2—CH_2(?)_n和(?)CH(?)C(?)_n等线型高分子的能带结构,所得结果与从头算法符合得比较好。     

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     

C60分子电子态结构的实验研究

C_(60)分子的电子态结构是理解C_(60)及其家族的相关物理化学性质的基础,也是人们感兴趣的研究焦点之一. 实验上,人们利用吸收光谱研究C_(60)电子态结构已有许多报道.然而,由于C_(60)分子的HOMO与LUMO间跃迁的禁戒特征和振动带存在的影响,常规吸收光谱给出的相关实验数据存在一定的非完整性,如难以直接给出HOMO与LUMO之能隙.虽然利用光电发射谱和光电子谱曾给出了能隙参数,但实验数据差别较大,且样品形态各自不同.本文利用常规吸收光谱和三阶微商吸收光谱,通过对C_(60)分子吸收跃迁峰和振动结构的指认分析,同时确定了各跃迁能量及能隙,给出了在HOMO和LUMO附近同一样品形态的C_(60)电子态跃迁的较完整的能量参数,为C_(60)分子电子态结构的理论研究提供了完整、可靠的实验数据.     

C_(60)的电子光谱和三阶非线性

自从Smalley,Kroto,Kratschmer,Huffman等关于碳笼(Fullerene)的开创性工作问世以来在世界范围内已形成了研究碳笼的热潮.1990年和1991年Kratschmer等和Kroto等相继报道了C_(60)电子光谱精确测定的结果.我们曾用量子化学方法研究了C_(60)的电子结构和紫外-可见光谱,当时只预测C_(60)在366nm处有一吸收峰.     

C_(60)的电荷转移复合物(PH_3)_2Pt·C_(60)的电子结构

C_(60)是近几年来人们所发现 C 的第三种存在形式,在 C_(60)中,每一个 C 以接近 sp~2杂化的方式与三个 C 相连,其中两个键较长近乎单键;另一个键较短近乎双键.目前,由于采用较为简便的方法便能制备出宏观量的 C_(60),人们对 C_(60)的兴趣也从结构的研究转向化学性质的研究.(P(C_6H_5)_3)_2Pt 与 C_(60)本身都是稳定的价态饱和的分子,但两者可通过电荷转移生成稳定的电荷转移复合物,其中(P(C_6H_5)_3)_2Pt 复合在 C_(60)中的 C=C 双键上方,窄一看,     

正n棱柱结构的P2n原子簇(n=3,4,5,6)

Martin在300K从红磷淬火蒸汽中观测到磷原子簇正离子P_n~ (n≤24)的质谱峰;Huang等人利用XeCl激光束烧蚀红磷测得磷原子簇P_m(m≤35)的飞行质谱。Marco等人利用TURBOMOLE程序,在SVP基组下利用Hartree-Fock及密度泛函方法研究了偶数磷原子簇的各种几何结构和相应的电子结构,但没有涉及系统研究棱柱状的几何结构。具有正n棱柱结构的电子结构通过理论计算已经得到。     

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.     

双核片状Mo-Fe-S原子簇的定域化研究

固氮酶的活性中心与Mo-Fe-S原子簇有关。人们已经合成了一系列的Mo-Fe-S原子簇化合物,并且对其进行了各种近似程度的量子化学研究,但是至今还缺少对化学键性质的直接计算研究。本文将通过对[S_2MoS_2FeCl_2]~(n-)(n=2,(1a);n=3,(1b))和[S_2MoS_2Fe(NO)_2]~(2-)(2)的正则和定域分子轨道的计算研究,直接得到分子中的化学键性质,配体的配位电子数,从而验证其电子结构规则。