功能性大尺寸富勒烯C106的理論研究.pdf

1、由于富勒烯的結(jié)構(gòu)十分奇特，在其球狀碳籠上的電子形成了一個(gè)球形的離域體系，使其在醫(yī)療、能源以及天文學(xué)諸多方面都有著潛在應(yīng)用。而嵌入原子或者原子團(tuán)之后，由于內(nèi)部原子或原子團(tuán)的電荷轉(zhuǎn)移作用更是使得富勒烯有著更迷人的性質(zhì)。無(wú)論是在實(shí)驗(yàn)上還是理論上，對(duì)大碳籠富勒烯Cn(n>100)的研究都很少，本文通過(guò)對(duì)符合IPR規(guī)則的大碳籠富勒烯C106和以IPR碳籠為母籠的雙金屬內(nèi)嵌富勒烯Gd2@C106進(jìn)行密度泛函理論研究，進(jìn)而加深對(duì)大碳籠富勒烯電子結(jié)構(gòu)和

2、性質(zhì)的理解。
　　對(duì)C106富勒烯進(jìn)行幾何優(yōu)化后，通過(guò)B3LYP理論方法計(jì)算了它的一系列性質(zhì)。頻率計(jì)算得到了前10種最穩(wěn)定異構(gòu)體在0-4000K的溫度區(qū)間內(nèi)的濃度曲線，發(fā)現(xiàn)最穩(wěn)定的異構(gòu)體C2:063和穩(wěn)定性緊跟其后的C1:043的相對(duì)濃度隨著溫度的增加而單調(diào)降低，但是二者的相對(duì)濃度在整個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)都有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，這兩種結(jié)構(gòu)都很有可能在實(shí)驗(yàn)合成中被分離出來(lái)。計(jì)算同時(shí)得到了前20種最穩(wěn)定富勒烯異構(gòu)體結(jié)構(gòu)的紅外和拉曼光譜，并對(duì)這些光譜

3、進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，指出了與富勒烯碳籠對(duì)應(yīng)的特征峰。核磁計(jì)算得到富勒烯異構(gòu)體的核獨(dú)立化學(xué)位移值，結(jié)果表明C106富勒烯20種最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)C2:063表現(xiàn)出了反芳香性，而穩(wěn)定性排第二位的C1:043異構(gòu)體的芳香性很大，并且大部分異構(gòu)體的芳香性質(zhì)都不錯(cuò)。最后，還模擬了5種最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)在不同外場(chǎng)下的非線性光學(xué)響應(yīng)性質(zhì)，得到了各個(gè)結(jié)構(gòu)隨著外場(chǎng)能量不斷增加時(shí)，非線性響應(yīng)值的變化曲線，發(fā)現(xiàn)Cs:0526異構(gòu)體的THG、EFISH和TPA三種外

4、場(chǎng)下的非線性響應(yīng)極值都比其他四種異構(gòu)體的極值大。而在DFWM過(guò)程中，則是C2:0343異構(gòu)體的最大響應(yīng)值較于其他異構(gòu)體的最大響應(yīng)值更大。
　　同樣地的處理過(guò)程，對(duì)帶有6個(gè)負(fù)電荷的C1066-優(yōu)化之后，選取最穩(wěn)定的5種結(jié)構(gòu)嵌入2個(gè)金屬Gd原子，再一次對(duì)嵌入金屬之后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)5種結(jié)構(gòu)嵌入同樣的金屬原子之后，金屬原子在碳籠內(nèi)的位置是不一樣的。雙金屬內(nèi)嵌富勒烯的IR光譜表明它們的吸收峰大致存在三種形式，熱穩(wěn)定性分析表明，Gd