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內(nèi)嵌金屬富勒烯生長機(jī)理研究新進(jìn)展
近日，福納新材料首席科學(xué)家、廈門大學(xué)謝素原院士，帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊與西班牙加泰羅尼亞化學(xué)研究學(xué)院（ICIQ）的Luis Echegoyen教授共同合作，在內(nèi)嵌金屬富勒烯C2插入生長機(jī)理的研究取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“TwoMetastable Endohedral Metallofullerenes Sc2C2@C1(39656)-C82 andSc2C2@C1(51383)-C84: Direct-C2-Insertion Products from Their Most StablePrecursors”于7月5日發(fā)表在《美國化學(xué)會志》，并且被選為當(dāng)期內(nèi)封面。
內(nèi)嵌金屬富勒烯（EMF）是具有多種應(yīng)用的亞納米碳材料，但其形成機(jī)制，特別是亞穩(wěn)態(tài)異構(gòu)體的形成機(jī)制仍然不明確。目前的理論方法主要關(guān)注最穩(wěn)定的異構(gòu)體，由于其穩(wěn)定性和產(chǎn)率較低，導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)異構(gòu)體的可預(yù)測性有限。為了更好地理解內(nèi)嵌金屬富勒烯的形成機(jī)理，研究團(tuán)隊長期致力于尋找一些不穩(wěn)定的中間體作為認(rèn)識機(jī)理的關(guān)鍵實驗證據(jù)?；谠撓敕?，研究團(tuán)隊通過電弧放電法合成了兩個違背"獨立五元環(huán)規(guī)則"的內(nèi)嵌金屬富勒烯Sc2C2@C1(39656)-C82和Sc2C2@C1(51383)-C84，并通過單晶X射線衍射表征了其結(jié)構(gòu)。
理論計算表明這兩個結(jié)構(gòu)在能量上是不穩(wěn)定的、亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)構(gòu)，并且可能不是在劇烈的電弧中心中形成的，而是通過C2碎片插入于在電弧中心形成的兩種穩(wěn)定的前驅(qū)體（Sc2C2@C2v(5)-C80以及Sc2C2@Cs(6)-C82）后而形成的產(chǎn)物。研究團(tuán)隊進(jìn)一步提出了一種"兩步法"的理論模型來對這種亞穩(wěn)態(tài)的產(chǎn)物進(jìn)行驗證，從而證明了這兩個結(jié)構(gòu)都是"C2插入"的產(chǎn)物。這個工作不僅為內(nèi)嵌金屬富勒烯的形成機(jī)理提供了新的見解，還展示了"C2插入"合成新型的內(nèi)嵌金屬富勒烯的可能性。
