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     

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.     

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。     

C60的二聚合现象

C_(60)的聚合反应是一项十分有意义的研究课题。“珍珠项链”式的C_(60)聚合物将具有优良的导电和非线性光学性能,有可能成为新型功能高分子材料。自Yeretzian等人于1992年采用激光蒸发C_(60)膜率先在气相中实现C_(60)聚合以来,这一领域的研究一直方兴未艾。但总体来看,采用激光等手段尚不能得到宏观量的结构规整的聚合物。1994年瑞士科学家Pekker等人采用金属钾与C_(60)高温蒸气的反应,在特定的温区得到聚合度逾100000的C_(60)线性聚合物,表明钾对于     

C60衍生物的光电导性能研究

设计合成了２个Ｃ６０衍生物（化合物１和２）。通过循环伏安法研究它们的氧化还原性质,并对这３个化合物掺杂ＰＶＫ体系进行光电导性能研究,测得了光致电荷衰减曲线,以探讨Ｃ６０衍生物的还原性与光电导性之间的关系。发现ＰＶＫ经富勒烯及其衍生物掺杂后,电荷产生效率有了很大的变化,而且不同的掺杂体系,电荷产生效率也有明显的差异,这与掺杂剂的还原性质的强弱是一致的,证明了富勒烯及其衍生物与ＰＶＫ之间在电荷转移过程     

减压液相柱层析法分离提纯C60/C70

目前,C_(60)/C_(70)的分离提纯主要依靠柱层析的方法。用柱层析法分离提纯C_(60)/C_(70)的固定相主要是中性氧化铝、石墨、活性碳与中性氧化铝及活性碳与硅胶的混合物等。用中性氧化铝为固定相,正己烷为流动相的方法是分离C_(60)/C_(70)混合物最早使用同时也是最常用的方法,但它有许多难以克服的缺点。用活性碳与硅胶的混合物作为固定相可以充分克服这些缺点。但不足的是流速缓慢,分离时间长。1994年,Scrivens等采用氮气加压的方法,使得流速大大加快,这种方法不仅分离效果好,处理量大,而且C_(60)/C_(70)的收率达到95％。但是,这种方法也有明显的缺点:用氮气加压,设备比较复杂;玻璃柱加压,控制不好很不安全。本文提出一种减压柱层析的方法,采用国产活性碳和硅胶做固定相,干法装柱,不仅设备简单,安全可靠,C_(70)的分离纯度高于文献报道的水平,而且处理量可提高一倍,溶剂用量也比较节省。     

单晶C60压力诱导相变

在２９０Ｋ温度下和０－０．６００ＧＰａ流体静压国和范围内,通过对块体Ｃ６０单晶的直流电导测量,观察到在０．１７６ＧＰａ的压力下Ｃ６０单昌的电导发生一个大的跳跃,该跳跃对应于Ｃ６０单晶分子自旋取向从有序琶无序可逆相变。     

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.     

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.     

准分子激光改变C60薄膜电导率

利用紫外激光直接改变材料电导率,具有广泛的应用前景,现正日益引起人们的重视。目前,在这一领域的研究大多集中于各种有机高分子聚合物,C_(60)是最近才出现的新材料。根据能带理论计算,C_(60)晶体为典型的直接能隙半导体,其能隙宽度为1.5eV。但多晶C_(60)薄膜却是良好的绝缘体,其本正电导率低于10~(-7)S·cm~(-1)。最近,Phillips等报道了用248nm的KrF准分子激光提高C_(60)薄膜电导率的实验研究,并提出电导率变化的主要机制是激光诱导的绝缘体-金属相变。 本文进行了准分子激光诱导C_(60)薄膜电导率提高的实验研究。在低于刻蚀阈值的激光脉冲照射下,C_(60)薄膜电导率提高了6个数量级。Raman谱的研究表明:电导率变化的主要机制是C_(60)被光致氧化分解为无定形碳,在较低能流密度的情况下,观察到微晶石墨及C_(60)聚合团簇的形成。     

金刚石在C60薄膜表面的气相成核

金刚石薄膜是一种性能优异的功能薄膜,比颗粒状金刚石材料有着更为广泛的应用领域,尤其是在光学和微电子学方面,因此近年来受到极大的关注。然而,在气相沉积金刚石薄膜中,金刚石在光滑非金刚石衬底表面难以成核。为了提高金刚石在光滑衬底上的成核密度,一般需要破坏衬底表面,使之布满宏观缺陷,如划痕、蚀坑等以提供成核点,或在衬底表面预沉积有助于金刚石成核的过渡层如DLC,β-SiC等。因此,寻找增强金刚石在光滑非金刚石衬底上成核的有效方法一直是近年来气相沉积金刚石研究的重要内容。最近,Meilunas等人发现Fuller烯中的C_(60),C_(70)作为过渡层可以显著提高金刚石在光滑Si衬底表面的成核密度。由于Fuller烯是一种新型的光学和半导体材料,因此,研究Fuller烯表面气相生长金刚石薄膜不仅为增强光滑衬底表面上的成核提供了一种新方法,更为重要的是有可能为金刚石薄膜和Fuller烯提供新的应用领域。     

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.     

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单晶的电导和介电特性

C_(60)是近年来发现的碳的第三种稳定的同素异形体,由于其独特的性质,愈来愈受到人们的关注,并开展了大量的研究工作,例如:C_(60)的制备、C_(60)的结构研究、掺杂C_(60)超导体和C_(60)单晶的生长等。当然还有很多问题需要深入研究。但是,由于迄今所生长的C_(60)单晶尺寸都不够大,在一定程度上限制了某些工作的开展,例如C_(60)单晶的电学和光学特性等的研究。 我们曾专门设计、安装了双炉单温度梯度生长炉、双炉双温度梯度生长炉和“提拉”汽相法生长C_(60)单晶的装置,生长出高质量大尺寸的C_(60)单晶,其线度在2mm左右。这就为C_(60)单晶特性的深入研究提供了条件。此外,我们还专门设计制造了一个特殊的电测量装置,以便进行电导和介电特性的研究。     

C60氮乙酰胺的合成及其光限幅效应

由叠氮乙酰胺与Ｃ６０反应,合成并初步表征了Ｃ６０氮乙酰胺,分析了它的反应机理,经过一个三唑啉中间体结构形成最终产物,通过量化计算确定了氮丙啶闭环结构为热力学稳定结构;应用倍频Ｎｄ：ＹＡＧ脉冲激光测试了它的光限性能,确定其光限幅机制为反饱和吸收,在激光波长为５３２ｎｍ时,对皮秒脉冲的限幅效果优于对纳秒脉冲,并且对长波长激光的限幅效果 优于Ｃ６０。     

K3C60光电离截面振荡

对K_3±δC₆₀ 多晶薄膜进了同步辐射光电子谱研究 .入射光子能量为 17～86eV .实验发现K_3±δC60 光电子谱的HOMO-1,HOMO及LUMO等导出能带的谱峰强度均随入射光子能量的增加而呈现振荡的性质 ,与纯C₆₀ 的光电子谱峰随入射光子能量变化的趋势相似 .结合C₆₀ 分子独特的笼状几何结构 ,认为其电离截面的变化是由于K_3±δC₆₀ 的末态电子在C₆₀ 分子笼内形成球状驻波引起的 .以驻波的边界条件为基础进行理论计算 ,得到的电离截面极小值对应的光子能量与实验得到的结果符合良好.     

C60超原子近自由电子能带

从传统观念理解,有机分子及其固体的光电特性主要由前线轨道及其相互作用决定.本文以C₆₀为例,展示新的分子轨道和相互作用及其在有机半导体中产生的类金属近自由电子能带.一类是C₆₀超原子分子轨道:超原子分子轨道广泛存在于具有中空结构的体系,如层状、管状、笼状结构甚至芳香性分子中.其波函数模的平方在空间上非常弥散,因此在范德华固体中也能杂化生成近自由电子能带.另一类是C₆₀类共价准键相互作用:在黑磷表面被压缩的C₆₀单层中, C₆₀像超原子一样通过被基底模板化的π-π堆叠类共价准键相互作用,生成近自由电子能带.同传统观点相比,前者是利用能量更高、空间更扩展的镜像态在较远距离下生成近自由电子能带;而后者则是通过能量更低、更束缚的前线分子轨道在更短的距离中获得.两者均体现了以整个分子为超原子来相互作用的超原子材料制造思想.基于这一思想,有望构筑具有超高载流子迁移率的新型范德华有机半导体.     

利用“热壁扩散”法在金属衬底上生长C60单晶薄膜

自从石墨电弧放电制备克量级C_(60)的方法发现以来,研究不同衬底上C_(60)薄膜的生长行为就一直是科学家关注的热点之一.制备高质量的C_(60)薄膜,不仅在基础研究方面,而且在应用方面都具有重要的意义.例如,对于碱金属掺杂的C_(60)超导体,利用高质量的C_(60)单晶薄膜可以获得较窄的超导转变温区和较高的转变温度.此外高质量的C_(60)单晶薄膜对于研究由C_(60)和金属或半导体组成的双层膜或多层膜的非线性光学性能也具有重要的意义.C_(60)薄膜在不同衬底上的生长行为与许多因素有关,其中最重要的是衬底表面的原子排布是否与C_(60)的晶格相匹配,C_(60)与衬底之间是否存在电荷转移和是否存在键合.迄今为止,许多研究工作报     

快离子在C60薄膜中电子能损效应

用Ｒａｍａｎ散射技术分析了１７１．２ＭｅＶＳ＾９＋和１２０ｋｅＶ的Ｈ＾＋离子在Ｃ６０薄膜中电子能损引起的效应,即晶态→非晶态转变。在Ｈ＾＋离子辐照的情况下,发现电子能损有明显的退火效应,致使Ｃ６０晶态→非晶态转变过程中,经过一个石墨化的中间过程。而在Ｓ＾９＋离子辐照的情况下,电子能损的破坏作用超过了退火效应,不存在石墨化的中间过程。     

富勒烯衍生物C60(OH)x(O)y在生物体内的分布

对富勒烯衍生物的生物活性研究结果表明它们可能在医药领域存在巨大的潜在应用价值.为了能了解作为药物或药物载体的C₆₀衍生物在生物体内的分布,用临床上用得最多的显像核素^99mTc对C₆₀的一种简单水溶性衍生物C₆₀(OH)_x(O)_y进行标记, 使用γ 计数器测定标记物在小鼠体内各脏器和组织中放射性以及SPECT(单光子发射计算机断层)对注射有标记物的新西兰大白兔进行显像来确定C₆₀衍生物在生物体内的分布和代谢行为.结果表明,标记物能很快被组织吸收,其中头颅骨、胸骨、脊椎、四肢蜂窝、肝脏、脾摄取较高. 除脑以外,在其他各脏器的清除速度均不快,化合物可能通过肾脏和消化道排泄.生物分布与Yamago等人的实验结论不一致,讨论了造成差异的可能原因.C₆₀ 本身在多大程度上左右C₆₀衍生物在生物体内的分布,有待进一步的研究.