X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和电子结构的理论研究

摘要

采用密度泛函理论中的广义梯度近似,对X@C20F20 (X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和电子结构进行了计算研究.几何结构优化发现:惰性气体原子X内掺到C20F20笼后,均稳定于碳笼中心,随着内掺X原子序数的增大,X原子对C20F20笼的影响越来越大.能隙、内掺能和振动频率计算表明:内掺X原子使得C20F20的稳定性得到了显著提升,X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)都具有良好的稳定性,并且随着X原子序数的增大,其稳定性也基本呈现逐渐增强的趋势.电子结构研究发现:X原子对X@C20F20费米能级附近的占据轨道基本没有贡献,而对其未占据轨道贡献较大.计算还发现:在X@C20F20中,He和Kr分别从C20F20的C笼上获得了0.126和0.271个电子,而Ne和Ar却分别向C笼转移了0.060和0.012个电子.由此可见:X原子与C原子之间都发生了电荷转移,C笼上的C原子与惰性气体原子X间形成了一定的离子键.