负责人 唐敖庆 2000年获国家自然科学奖二等奖
项目简介:
原子簇化学是当代迅速发展起来的十分活跃的新兴化学研究领域。C60这一重大发现，又把它推向一个发展的新阶段。原子簇的多面体结构和化学键有内在联系，研究这方面的规律，并涉及诸多的化学性质，通称为原子簇的结构规则。本项目对原子簇结构规则和化学键这一重大课题进行了研究，主要贡献如下： 本项目提出了碳原子簇和硼原子簇互为共轭多面体的新概念。例如 C60和B32 共轭，C240和 B122共轭等。这种新的共轭结构规则揭示了碳和硼两类原子簇的化学键的内在联系。据此，可以由碳原子簇简洁地对应出与之共轭的硼原子簇，这是一种直观的分子构型设计。这种新的共轭结构规则的提出，早于诺贝尔化学奖获得者 Lipscmb． 对高碳原子簇，例如 C60、C240、C540等，定义了结构单元，用结构单元表征原子簇的整体性质，这是一种新的局部与整体的结构规则，进而建立了新的理论方法，解决了计算高碳原子簇的稳定性、反应活性等关键问题。成功地预见了C37500的问题 定性，为研究巴基管、巴基葱等提供了理论基础，而国际上同期只计算到千个原子的高碳原子簇。用这个新的结构规则，进一步得到高碳原子簇的紫外光谱、红外和拉曼光谱以及NMR谱的一般规律，为探测高碳原子簇的存在提供了依据。 指出原子簇骨架的反键轨道数不随骨架原子的种类而改变，将这一性质和多面体的几何结构相结合，建立了新的一般的原子簇结构规则。深刻揭示了原子簇的电子结构和多面体结构的内在联系，用它分析了硼烷、多面体碳烷、碳硼烷、过渡金属杂硼烷、过渡金属夹心化合物及过渡金属羰基化合物等千余个分子的实验数据，证实这种新的结构规则适用的普遍性。用它能够预示原子簇的化学性质，例如，预测了片状钼铁硫原子簇所具有的磁学性质等。这一新的结构规则，为设计所需的功能原子簇提供了线索。 本项目有新概念、新理论、新方法，对原子簇化学领域的发展将起着重要的推动作用。
吉林大学
