![[60]富勒烯—巴比妥酸及其二聚体的几何结构与电子结构](https://www.lw50.cn/thumb/4bc502a239fff0166ca24d24.webp)
论文摘要
本文通过密度泛函理论,采用在BLYP/DNP水平上的理论计算,研究了[60]富勒烯—巴比妥酸及其二聚体的几何构型、分子轨道和电子结构。对于[60]富勒烯—巴比妥酸的单体,掺杂基团是以[6,6]闭环结构与[60]富勒烯结合,并稳定存在的。此种结构具有Cs对称。掺杂后的碳笼体积改变较小,但其碳原子的杂化方式和分子轨道的分布发生了一定的变化。通过电子结构的研究,我们发现电子是由碳笼部分转移到掺杂基团上,形成D—A电荷转移体系。最后通过分子的垂直亲合能与电子亲合能的计算,表明掺杂后的[60]富勒烯—巴比妥酸很好的保留了C60特性,稳定性却比C60差,但它具有更高的化学活性,易发生二次加成反应。对于[60]富勒烯—巴比妥酸的二聚体,我们讨论了三种结构的同素异形体,即以6,5-6,5、6,6-6,5和6,6-6,6三种方式键合的二聚体。通过几何优化和分子轨道的研究,从能隙和结合能的角度比较了三者,得出以6,6-6,6方式键合的二聚体最为稳定的结论,因此此种结构为基态结构。其几何结构基本保持了单体时的构型,只是与另一碳笼连接的碳原子稍微的向外突出,碳笼结构略微扭曲。由于单体的聚合,HOMO能级上升,LUMO能级变化不大,这就导致了HOMO与LUMO间的能隙变小,二聚体的化学活性提高,可继续反应成为[60]富勒烯—巴比妥酸的多聚物。
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