论文部分内容阅读
本文采用基于第一性原理密度泛函理论方法对富勒烯C82和内掺金属富勒烯Ce@C82的几何结构,及C82、Ce@C82和[Ce@C82]-团簇的电子结构特性进行了分析。对于C82空笼而言,稳定性因对称性而异,顺序为C2>Cs>C2v>C3v,且C2对称性的同素异构体相对于其他的3种同素异构体,要稳定的多。对于内掺金属富勒烯Ce@C82而言,稳定性顺序为C2v>Cs>C3v>C2,C2v和Cs结构的该团簇是相对比较稳定的。在掺入稀土金属原子Ce之后碳笼的体积有略微的膨胀,且该原子的掺入能够得到更稳定的团簇。
Ce原子掺入后所产生的杂质能级对费米能级附近的能级结构产生了较大影响;而阴离子团簇和其对应的内掺金属富勒烯Ce@C82相比,电子的加入对C2v和C3v结构的整体态密度影响不大,而对Cs结构的影响较大,且使得Ce原子的磁性完全淬灭。另外,Ce中4f态电子的存在会为内掺金属富勒烯Ce@C82带来一些特殊的物理化学性质。分析Mulliken电荷可知,Ce@C82中Ce原子约有1.21个电荷转移到碳笼上,且分子具有一些半导体的特性。另外,Ce@C82为顺磁性的,而其阴离子为抗磁性的,便可用13CNMR方法测定该团簇的结构。