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化学所研究人员制备出多种非常规富勒烯
2006-06-06 | 编辑:clone | 【 】【打印】【关闭

在中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的大力支持下,分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的科研人员最近在非常规富勒烯的合成与研究方面获得重要进展。

富勒烯是一类由五元环和六元环组成的空心碳笼。其中五元环为固定数目12个,而六元环的数目不限。1987年,因发现富勒烯而获得诺贝尔化学奖的Kroto教授提出了稳定富勒烯的独立五元环规则,他认为相邻五元环会带来较大的弯曲能,所以稳定的富勒烯碳笼应该不含相邻的五元环。这一规则因与实验结果相符合而在富勒烯研究领域被当作公理使用。符合独立五元环规则的富勒烯被称之为常规富勒烯,反之则被称之为非常规富勒烯。

非常规富勒烯尽管结构上不稳定,但是在富勒烯研究中却非常重要。因为一方面许多非常规富勒烯是合成常规富勒烯的前体和中间产物,研究其结构和性质对于了解富勒烯的形成机理非常重要;另一方面非常规富勒烯的同分异构体数目是常规富勒烯的近100倍,如果能够通过某种方式对富勒烯进行修饰使其稳定下来,则无异于打开了一座新材料宝库的大门。2000年,分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的科研人员在日本工作期间,首次发现将两个金属钪置入富勒烯碳笼时,可以有效地稳定非常规富勒烯C66Nature, 408, 426, 2000)。回国后,他们与厦门大学的科学家合作,又合成分离并表征了通过外接Cl原子而稳定下来的非常规富勒烯衍生物C50Cl10Science 304, 699-699, 2004)。最近,该实验室科研人员又相继合成了通过富勒烯内包金属碳化物的稳定内嵌富勒烯Sc2C2@C68(Angew. Chem. Int. ed. 45, 2107, 2006)和外接氢原子的非常规富勒烯衍生物C64H4J. Am. Chem. Soc. 128, 6605, 2006)。这些结果说明非常规富勒烯可以通过多种方式稳定下来,为研究富勒烯结构特征和探索更多的富勒烯材料奠定了基础。

 

Sc2@C66(a), Sc2C2@C68(b), C50Cl10 (c) C64H4(d)的几何结构

 

                                               分子纳米结构与纳米技术院重点实验室

                                                        200666

 

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