C-,20-分子異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)與特性研究.pdf

1、首先，本文研究了C20三種異構(gòu)體的基本結(jié)構(gòu)特征，并采用HMO方法對(duì)環(huán)型，碗型，籠型三種異構(gòu)體進(jìn)行了穩(wěn)定性比較，得到了它們的穩(wěn)定性次序。然后在對(duì)C20富勒烯分子了解的基礎(chǔ)上選擇了對(duì)富勒烯計(jì)算比較適合的密度泛函理論進(jìn)行了所有計(jì)算。根據(jù)計(jì)算模型的需要和計(jì)算機(jī)軟硬件的實(shí)際情況采用了密度泛函理論中比較常用的B3LYP方法和6-31G*基組。首先，我們對(duì)屬Ih對(duì)稱群的C20富勒烯進(jìn)行了傳輸特性研究，然后對(duì)屬于C1對(duì)稱群的C20富勒烯的閉殼層基態(tài)結(jié)構(gòu)

2、為模型在高斯98上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，振動(dòng)頻率等計(jì)算，得到了屬于C1群的C20富勒烯分子的能量、能級(jí)、能隙、振動(dòng)光譜、電子結(jié)構(gòu)等特征。它的分子軌道具有明顯的離域特征，這可能是C20富勒烯分子雖然違反五元環(huán)隔離規(guī)則卻能夠穩(wěn)定存在的原因。在對(duì)C20富勒烯有了更全面認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，我們又選擇了迄今為止被認(rèn)為是最可能穩(wěn)定存在的其它幾種分屬D2h，C2h，D3d，C2和Ci對(duì)稱群的C20富勒烯進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，頻率以及NBO(自然鍵軌道)計(jì)算并對(duì)結(jié)果進(jìn)行

3、了分析，這也是本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。通過(guò)對(duì)這幾種對(duì)稱群C20富勒烯分子的能量，能級(jí)，能隙，振動(dòng)光譜以及電子結(jié)構(gòu)等特征進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：最短的C-C鍵長(zhǎng)為0.1368nm，最長(zhǎng)的鍵長(zhǎng)為0.1538nm，都出現(xiàn)在屬于C2對(duì)稱群的C20分子中，有明顯的離域特征，與從分子軌道密度圖看到的C20分子的離域特征一致。分屬這幾種對(duì)稱群的C20富勒烯分子能量差別很小，能量并不隨對(duì)稱性降低而逐漸降低，它們基本屬于等能體，并且LUMO-HOMO能隙大小也基本相同。