在碳笼中起舞：我首次实现富勒烯分子构型的调控
2018-03-19 15:22:33 来源: 科技日报
科技日报合肥3月19日电（记者 吴长锋）记者从中国科学技术大学获悉，近日该校化学与材料科学学院杨上峰教授课题组通过对内嵌富勒烯进行化学修饰，成功实现了其分子构型的调控，为调控内嵌富勒烯的结构提供了新的思路。该工作研究成果以封面文章的形式发表在最新一期的国际重要化学期刊《美国化学会志》（JACS），同时入选当期亮点文章。
富勒烯结构中最为特殊之处是其碳笼内部为空腔结构，因此可以在其内部空腔内嵌原子、离子或原子簇而形成内嵌富勒烯。由于内嵌富勒烯具有许多空心富勒烯（如C60）所不具备的特殊物理和化学性质及潜在应用，从而成为纳米碳材料领域的国际研究热点。通过在富勒烯碳笼中嵌入在自由状态下不稳定的金属原子簇（如Y2C2）而形成内嵌原子簇富勒烯，可以实现具有不同几何构型的金属原子簇的稳定化。
研究组首先合成和分离出含有内嵌双金属碳化物原子簇富勒烯的组分，然后与莫斯科州立大学合作，对其进行三氟甲基化反应并对产物进行分离得到了四种同分异构体。通过对其进行X射线单晶结构研究，研究者发现随着加成的16个三氟甲基在碳笼上加成位点的改变，所内嵌的蝴蝶状的Y2C2原子簇的几何构型也发生了明显的变化，该现象类似于蝴蝶起舞，这是由于碳笼上未加成三氟甲基的两个五元环（用于与所内嵌的Y原子配位）的相对位置发生了改变所导致的。
由于内嵌富勒烯的性质（如磁性）与内嵌原子簇的几何构型密切相关，这一结果对于调控内嵌富勒烯的结构和性质具有重要意义。审稿人认为“这是一篇重要的文章，首次报道了在同一个碳笼中对Y2C2的几何构型进行调控” ，“这是一个显著的成功”。
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责任编辑：滕继濮
