第一个硼富勒烯的实验证据

第一个实验的证据硼富勒烯已经由研究人员在美国和中国。¹与足球形状的C₆₀巴克敏斯特富勒烯结构,硼结构有非常不同的对称性,包含两个六角形盒子般的形状和七边形的洞。现在研究人员希望他们的发现将使其他硼富勒烯生产。

不能形成直接硼B₆₀模拟巴克敏斯特富勒烯,因为它只有三个电子在其外壳,形成三个键后剩余没有自由电子形成异于寻常p-network C的稳定至关重要₆₀。然而在2007年,鲍里斯Yakobson美国莱斯大学和他的同事提出,这个电子缺陷可以通过额外的硼原子插入克服每个六边形的中心,形成B_80年。²6月,中国科学家计算出的硼富勒烯B₃₈会稳定。³

随后这些hollow-cage结构的稳定性一直挑战,但是现在Lai-Sheng王美国布朗大学和他的同事们使用了两个不同的电子结构算法计算B的最稳定的可能结构₄₀。两个程序都表明,以相当大的优势,最稳定的异构体是一个扭曲的富勒烯,六角孔在顶部和底部和四个七边形的洞腰部。他们命名为borospherene这个结构。

同分异构体混合物

结合网络是高度复杂的,完全异于寻常。中包含的大多数电子three-centre,两电子s键,但也有six-centre s键,进行的多中心p-bonds。结构部分欠其稳定性非常高的能量差距最高占据分子轨道(人类)和最低未占据分子轨道(LUMO), 3.13 ev,大于巴克敏斯特富勒烯。不幸的是,它是不可能直接测试中性B的化学结构₄₀,研究人员计算出结构的B₄₀^{- - - - - -}离子。事情变得棘手:电子添加到B₄₀进入高LUMO能量。HOMO和LUMO带隙,现在之前保持富勒烯结构稳定破坏,quasiplanar异构体现在变得更稳定。然而,区别是边际,所以研究人员计算,气态B₄₀^{- - - - - -}应该是两个同分异构体的混合物。

团队然后用激光汽化散装硼和分离的分子簇使用质谱仪。他们计算的预测光电子光谱quasiplanar和富勒烯B₄₀^{- - - - - -}同分异构体和比较这些测量光谱的B₄₀^{- - - - - -}气体。测量光谱不匹配计算频谱,但很好地匹配两者的结合。这表明,预测,B₄₀^{- - - - - -}离子是quasiplanar和富勒烯同分异构体的混合物。如果这种解释是正确的,我们发现第一个硼富勒烯,”王说。

球队现在想进一步研究物质的性质,确定是否存在其他硼富勒烯。虽然borospherene真空下应该是稳定的,即使在高温下,硼的缺电子可能意味着,与巴克敏斯特富勒烯分子,只有相互吸引弱的范德瓦耳斯的力量,可以加入硼富勒烯成巨大的结构或添加其他分子向外functionalise他们,虽然王强调,目前的我们真的不知道”。

Yakobson很感兴趣,并且期待着发现是否B_80年可以,如果是这样,它的结构是什么。他讨论了研究人员能否真正是观察到富勒烯结构,考虑到他们的结论取决于光谱数据的理论解释。他们的论点似乎令人信服,但“观察”这个词也许有点伸展,”他说,“至少在这个词的常识”。