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內嵌金屬富勒烯生長機理研究新進展
近日，福納新材料(liao)首席科學(xue)家(jia)、廈(sha)門大學(xue)謝素(su)原院士，帶領其(qi)研(yan)究(jiu)(jiu)團(tuan)隊與(yu)西班牙加泰(tai)羅尼(ni)亞化學(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)學(xue)院（ICIQ）的Luis Echegoyen教授共同合作，在(zai)內嵌金屬(shu)富(fu)勒烯C2插(cha)入生長機(ji)理的研(yan)究(jiu)(jiu)取得重(zhong)要進展，相關成果以“TwoMetastable Endohedral Metallofullerenes Sc2C2@C1(39656)-C82 andSc2C2@C1(51383)-C84: Direct-C2-Insertion Products from Their Most StablePrecursors”于(yu)7月5日發表在(zai)《美國(guo)化學(xue)會志》，并且被選為當期(qi)內封面。
內(nei)嵌金屬富勒烯(xi)(xi)（EMF）是具有(you)多種應用的(de)(de)亞納米碳材料，但其形(xing)成(cheng)機(ji)制(zhi)，特別是亞穩(wen)(wen)態(tai)異構體(ti)的(de)(de)形(xing)成(cheng)機(ji)制(zhi)仍然不明確。目前的(de)(de)理論方法主(zhu)要(yao)關注(zhu)最(zui)穩(wen)(wen)定的(de)(de)異構體(ti)，由于(yu)其穩(wen)(wen)定性和(he)產率較低(di)，導致亞穩(wen)(wen)態(tai)異構體(ti)的(de)(de)可預測性有(you)限。為(wei)了(le)更好地理解(jie)內(nei)嵌金屬富勒烯(xi)(xi)的(de)(de)形(xing)成(cheng)機(ji)理，研究團隊長期致力于(yu)尋找一些不穩(wen)(wen)定的(de)(de)中(zhong)間體(ti)作為(wei)認識(shi)機(ji)理的(de)(de)關鍵實(shi)驗證據。基(ji)于(yu)該想法，研究團隊通過(guo)電弧(hu)放電法合成(cheng)了(le)兩個違背"獨立五(wu)元(yuan)環(huan)規(gui)則(ze)"的(de)(de)內(nei)嵌金屬富勒烯(xi)(xi)Sc2C2@C1(39656)-C82和(he)Sc2C2@C1(51383)-C84，并通過(guo)單(dan)晶X射線衍(yan)射表征(zheng)了(le)其結構。
理(li)(li)論計算(suan)表明(ming)(ming)這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)結構在能(neng)量上是(shi)不穩(wen)(wen)定的(de)、亞穩(wen)(wen)態(tai)的(de)結構，并且可能(neng)不是(shi)在劇烈的(de)電弧中(zhong)心中(zhong)形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)，而是(shi)通過C2碎片插入于(yu)在電弧中(zhong)心形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)兩(liang)種穩(wen)(wen)定的(de)前驅體（Sc2C2@C2v(5)-C80以及Sc2C2@Cs(6)-C82）后而形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)產物(wu)。研(yan)究團隊(dui)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)出了一(yi)種"兩(liang)步(bu)法(fa)"的(de)理(li)(li)論模(mo)型(xing)來對這(zhe)種亞穩(wen)(wen)態(tai)的(de)產物(wu)進(jin)行驗證，從而證明(ming)(ming)了這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)結構都是(shi)"C2插入"的(de)產物(wu)。這(zhe)個(ge)(ge)工作不僅(jin)為內嵌(qian)金(jin)屬富勒烯的(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)機理(li)(li)提(ti)供了新的(de)見解，還展示了"C2插入"合成(cheng)(cheng)(cheng)新型(xing)的(de)內嵌(qian)金(jin)屬富勒烯的(de)可能(neng)性。
