富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C20分子及连接电极构成的C20分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C20分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C20分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C20分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C20的外壳.

C20富勒烯分子及异构体的密度泛函方法研究

为更好地研究小富勒烯分子的形成机理和存在方式以及更好地了解它们的各种物理化学性质,利用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G*方法和基组水平下对分属D2h、C2h、C2、Ci和D3d对称群的C20富勒烯分子及异构体进行了结构优化、频率计算和自然键轨道分析,得到了它们的能量、能隙、振动光谱、电子结构特性。结果表明:C20分子具有明显的离域特征,这是它虽然违反五元环隔离规则却能够稳定存在的原因;所讨论的C20异构体的能量和能隙差别微小,属于等能体,其稳定性顺序为C2>D2h>D3d>Ci>C2h;各异构体的轨道杂化特征和电子转移特征也基本一致。研究发现红外光谱不适宜用来鉴别C20富勒烯分子的对称性,而喇曼光谱可能将D3d对称群的C20分子辨认出来。

C_(20)富勒烯分子异构体的^(13)C NMR谱特征比较

选择C20富勒烯分子最可能稳定存在的几种等能异构构型作为研究对象,在高斯中选用密度泛函理论,用B3LYP/6-31G*方法和基组对这几种分别属于D2h、C2h、C2、D3d和Ci对称群的C20富勒烯分子异构体进行了结构优化,得到了各个构型的键长信息并对它们进行了比较。根据对称性的不同对5种异构体分子的13C NMR谱图特征进行了分析和比较,阐述了每种异构体的NMR谱图特征线的数目以及强度差别。结果表明,通过观察C20富勒烯分子异构体13C NMR谱图中特征谱线的个数和强度,可以很好地区分5种异构体的异构类型,为实验上鉴定C20富勒烯分子所属对称群做了前期准备。

压缩变形对C_(20)富勒烯分子电子传输特性的影响

分别采用分子动力学方法与扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法分析了双Ａｕ电极作用下 ,未变形以及压缩量为 10 %、2 0 %的C2 0 富勒烯分子的几何构形与电子结构 ;采用扩展的H櫣ｃｋｅｌ方法与格林函数方法计算了三种Ａｕ电极 压缩C2 0 分子 Au电极体系的导电性 .研究结果表明 ,C2 0 分子与Au电极之间的“接触”改变了C2 0 分子的电子结构 ;C2 0 分子与Au电极之间的结合既有共价键的成分 ,又有离子键的成分 ,跟Au电极对C2 0 分子的压缩量紧密相关 ;压缩的C2 0 分子具有更好的导电性能 .

C20富勒烯分子及C20^±富勒烯离子特性分析与比较

以C1对称C20富勒烯分子为模型,在Gussion03上做了结构优化、频率计算以及自然键轨道理论(NBO)计算,并在同样的方法和基组下分别对C20分子得失一个电子的情况做了计算,并进行了分析和比较。结果表明:C1对称C20富勒烯分子不稳定,易于得失电子而以离子形式存在。C20,C2+0,C2-0三者的能量关系为:EC20>EC2+0>EC2-0,C20更容易得到电子,成为C2-0。三种分子的能隙关系为:ΔEC20>ΔEC2+0>ΔEC2-0,说明C20分子带电后电子性质更活泼。

C1对称C20分子结构与光谱特性的密度泛函方法研究

利用密度泛函方法研究了富勒烯C20分子的结构、光谱和分子轨道分布特性.在B3LYP/6-31G*基组下完成了在C1群对称性下C20分子的几何结构优化,并通过计算得出了C20分子的能态、轨道密度和基振光谱.结果说明C20分子轨道具有明显的离域特性,能隙小于2 eV,具有半导体特性.红外与拉曼光谱分别对应两个强特征峰.