Dynamic Metastable Characteristics of Carbon Cages Embedded with Er2C2

化学 亚稳态 富勒烯 结晶学 分子轨道 分子 有机化学
作者
Feng Lu,Shiping Wang,Hou-Hou Huang,Fu‐Quan Bai
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:62 (35): 14216-14227 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.3c01454
摘要

Novel endohedral metallofullerenes (EMFs), namely, Er 2 C 2 @C 2v (5)-C 80, Er 2 C 2 @C s (6)-C 82, Er 2 C 2 @C s (15)-C 84, Er 2 C 2 @C 2v (9)-C 86, Er 2 C 2 @C s (15)-C 86, and Er 2 C 2 @C s (32)-C 88, had been experimentally synthesized, and the unique structures and many fascinating properties had also been widely explored. Nevertheless, the position of the Er atoms inside the cage shows a severe disorder within the stable EMF monomer, which is difficult to understand and explain from the experimental point of view. In this work, based on the density functional theoretical calculations, the Er 2 C 2 @C s (6)-C 82 has 73 directional isomers and 2 Er atoms that are far beyond from Er–Er single bonding and tend to be close to the cage side (marked as “shell”), and the core (Er 2 C 2 units) takes on a butterfly shape as generally revealed. The energy difference between any two of the isomers is in the range of 0.05 to 25.6 kcal/mol, indicating a relatively easy thermodynamic transition between the isomers. The other five Er carbide cluster EMFs (Er 2 C 2 @C 2v (5)-C 80, Er 2 C 2 @C s (15)-C 84, Er 2 C 2 @C 2v (9)-C 86, Er 2 C 2 @C s (15)-C 86, and Er 2 C 2 @C s (32)-C 88 ) are also studied in the same way, and 30, 37, 39, and 43 most stable Er-oriented sites inside the cage, respectively, are obtained. In addition, the shape of the Er 2 C 2 gradually changed from butterfly to linear. Moreover, the electronic structure and molecular orbital analyses show that it is easy for Er 2 C 2 @C 80–88 to form a charge transfer state of [Er 2 C 2 ] 4+ @[C 80–88 ] 4– via the dynamic core–shell coordination equilibrium. Er 2 C 2 with a steep drop in chemical stability is restricted to forming varying degrees of metastable states in the shell, determined by the shell size, to ensure the overall stability. The lowest unoccupied molecular orbital energy level of these EMFs is increased by 0.5–1.1 eV compared with fullerenes C 80–88, potentially providing favorable conditions for suitable energy level matching with EMF as an electron acceptor used in organic solar cell devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
123YD完成签到,获得积分10
1秒前
阳光的网络完成签到 ,获得积分10
1秒前
无极微光的应助被顾高源采纳,获得20
1秒前
贪玩香烟发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
李健的小迷弟的应助被小春子采纳,获得10
2秒前
2秒前
体贴老头完成签到 ,获得积分10
2秒前
明镜完成签到,获得积分10
2秒前
meng发布了新的文献求助10
3秒前
李健的应助被hl51采纳,获得10
3秒前
3秒前
传统的舞蹈完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
runru完成签到,获得积分10
5秒前
苗苗发布了新的文献求助10
5秒前
llll发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
菠菜发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
6秒前
金鱼发布了新的文献求助10
6秒前
Dovice发布了新的文献求助20
6秒前
7秒前
赘婿的应助被Lofsky采纳,获得10
7秒前
11完成签到,获得积分10
7秒前
白菜也挺贵完成签到,获得积分10
8秒前
molihuakai的应助被lucia采纳,获得10
8秒前
hyhy发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
搜集达人的应助被愤怒的大树采纳,获得10
8秒前
9秒前
诚心的香水完成签到,获得积分10
9秒前
果果发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 900
Ecotourism 400
Analytical Separation Science 300
Civilization and War 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8068230
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9489870
关于积分的说明 21355656
捐赠科研通 7636891
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3398355
关于科研通互助平台的介绍 2528192
邀请新用户注册赠送积分活动 2436220