非經(jīng)典富勒烯及其衍生物的計算研究.pdf

1、本文運用從頭算Hartree—Fock方法和密度泛函理論方法系統(tǒng)研究了C50—C70非經(jīng)典富勒烯及其衍生物的幾何結構與穩(wěn)定性關系。 本論文主要包括以下三部分： 1．以Ih—C60，1809—C60及1810—C60為母體構建了籠上及籠外含四邊形的C62-C72及其氫化衍生物，用Hartree—Fock方法和密度泛函理論方法對相關結構進行了計算研究。結果表明，籠上含四邊形的結構及其氫化物分別比籠外含四邊形的結構及其氫化物更

2、穩(wěn)定。五邊形與五邊形相鄰(e55)的數(shù)目是影響非經(jīng)典富勒烯穩(wěn)定性的重要因素之一，e55的數(shù)目越少，富勒烯結構越穩(wěn)定。結構分析表明，盡管籠外含四邊形的結構與籠上含四邊形的結構都含有相同的四元張力環(huán)，但是前類結構中，四邊形與碳球相連的碳原子涉及的鍵角比后類結構的碳原子更嚴重地偏離標準sp3雜化的109.5°，暗示鍵—鍵排斥力是這兩類非經(jīng)典富勒烯衍生物穩(wěn)定性差異的原因。 2．以13—C50，43—C50，181—C50，256—C50

3、，270—C50，271—C50富勒烯為母體構建籠上含四邊形和外接四邊形的富勒烯氫化物C52H4—C58H16。運用Hartree—Fock方法和密度泛函理論方法對構建的異構體進行幾何優(yōu)化計算。結果表明，籠上含四邊形的富勒烯氫化物比外接四邊形結構的富勒烯氫化物更穩(wěn)定。然而，錐化角觀點不能合理解釋計算結果。結構分析表明，外接四邊形與碳籠融合處的sp3雜化碳原子鍵角扭曲度大于籠上含四邊形的sp3雜化碳原子的鍵角扭曲度。計算結果還表明，sp3