Density functional study on the structural and electronic properties of fullerene-barbituric acid and its dimmer
C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体几何结构和电子结构的密度泛函计算研究

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似，对C60富勒烯-巴比妥酸及其二聚体的几何结构和电子结构进行了计算研究.发现：C60富勒烯-巴比妥酸只有一种稳定结构，且掺杂巴比妥酸基团对C60分子构型的影响是局域的.C60富勒烯-巴比妥酸的二聚体有三种同素异构体，分别以［6,5］—［6,5］，［6,6］—［6,5］和［6,6］—［6,6］三种方式键合，从能隙大小顺序和总能相对大小来看，［6,6］—［6,6］结构最为稳定.电子结构方面，在C60富勒烯-巴比妥酸单体中，Donor-Acceptor电荷转移体系为C60富勒烯-巴比妥酸，即电荷是从C60向巴比妥酸转移.由前线轨道和自旋布居数得知，C60富勒烯-巴比妥酸单体很好地保留了C60的电磁性质，但稳定性下降，易发生二次加成反应形成二聚体.对于C60富勒烯-巴比妥酸二聚体，Mulliken电荷分析显示，在加成四元环处的碳原子分别得到0104e和0106e电荷，而与它们邻近的碳原子则失去电子，带有正电荷，且距加成位置越近的碳原子失去的电荷越多.在远离加成位置处，碳原子的净电荷变化相对较小.与单体152eV能隙相比，二聚体中的能隙为1.45eV.其前线轨道分布与单体相比，最高占据轨道几乎未变，但最低未占据轨道发生了很大变化.