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內嵌金屬富勒烯生長機理研究新進展
近日，福納新材料首席科學家、廈門大學謝素原院士，帶領其研究團隊與西班牙加泰羅尼亞化學研究學院（ICIQ）的Luis Echegoyen教授共同合作，在內嵌金屬富勒烯C2插入生長機理的研究取得重要進展，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7月5日發表在《美國化學會志》，并且被選為當期內封面。
內嵌金屬富勒烯（EMF）是具有多種應用的亞納米碳材料，但其形成機制，特別是亞穩態異構體的形成機制仍然不明確。目前的理論方法主要關注最穩定的異構體，由于其穩定性和產率較低，導致亞穩態異構體的可預測性有限。為了更好地理解內嵌金屬富勒烯的形成機理，研究團隊長期致力于尋找一些不穩定的中間體作為認識機理的關鍵實驗證據。基于該想法，研究團隊通過電弧放電法合成了兩個違背"獨立五元環規則"的內嵌金屬富勒烯Sc2C2@C1(39656)-C82和Sc2C2@C1(51383)-C84，并通過單晶X射線衍射表征了其結構。
理論計算表明這兩個結構在能量上是不穩定的、亞穩態的結構，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定的前驅體（Sc2C2@C2v(5)-C80以及Sc2C2@Cs(6)-C82）后而形成的產物。研究團隊進一步提出了一種"兩步法"的理論模型來對這種亞穩態的產物進行驗證，從而證明了這兩個結構都是"C2插入"的產物。這個工作不僅為內嵌金屬富勒烯的形成機理提供了新的見解，還展示了"C2插入"合成新型的內嵌金屬富勒烯的可能性。
