锕系金属(铀和锔)内嵌硼球烯的理论研究

作     者：张乃心 王聪芝 赵玉宝 石伟群 ZHANG Nai-xin;WANG Cong-zhi;ZHAO Yu-bao;SHI Wei-qun

作者机构：南华大学化学化工学院湖南衡阳421001 中国科学院高能物理研究所核能放射化学实验室北京100049 

出 版 物：《核化学与放射化学》 (Journal of Nuclear and Radiochemistry)

年 卷 期：2022年第44卷第5期

页      面：549-557,I0004页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(12175269) 

主　　题：硼团簇 锕系元素 硼球烯 密度泛函理论 

摘      要：最近发现的全硼富勒烯(硼球烯,D_(2d) B^(-/0)_(40)),开启了硼球烯化学研究的新篇章。类似于富勒烯,金属掺杂也是硼球烯修饰和功能化重要途径。本工作采用密度泛函理论预测了一系列锕系金属掺杂硼球烯[An@B_(39)]^(n+)(An=U,n=3;An=Cm,n=2)。理论计算表明,这些硼球烯均为稳定的金属内嵌硼球烯,其中[U@B_(39)]^(3+)的能量最低,结构具有C_(3)对称性,而[Cm@B_(39)]^(2+)为C_(1)结构。成键性质分析表明,[U@B_(39)]^(3+)和[Cm@B_(39)]^(2+)均存在σ和π离域键。另外[An@B_(39)]^(n+)中U-B键的共价相互作用强于Cm-B键,且[U@B_(39)]^(3+)较[Cm@B_(39)]^(2+)更稳定。因此,An-B键的共价特征对于这些锕系金属内嵌硼球烯的形成是必不可少的。本工作扩展了硼球烯体系,并为新型稳定金属内嵌硼球烯的设计提供了理论线索。