近年来,人们通过巧妙的路线/方法合成了分子内富勒烯,即将几种低质量分子(如 H2、HD、HF、H2O、CH4)封装在富勒烯笼内,这些方法涉及复杂的化学和物理过程,如被称为分子手术的多步有机合成程序。[1–7] 人们随后利用各种光谱技术对这种轻分子内富勒烯进行了研究,例如红外/远红外 (IR/FIR)、非弹性中子散射 (INS)、核磁共振 (NMR)、X 射线衍射,发现它们表现出独特和非常规的性质,因为捕获分子动力学具有高度量子性,特别是在低温实验条件下的证据。[3,8–16] 此外,其中一些物质也因潜在的长期应用而受到关注
(Ln) 基复合物应运而生,表现出高磁阻塞温度,通常还具有足够的氧化还原稳定性。[16–18] 然而,最近旨在研究电子通过单个 SMM 的磁性系统的实验表明,至少在基于 Ln 的双层 SMM 中,4f 电子通常难以接近,因为它们的空间局域化和能量位置远离费米能级。[19–25] 因此,通过电子传输直接寻址分子内部的 4f 磁矩需要系统具有可行能量的电子轨道和一定的空间延伸,就像早期的 Ln 物种一样 [25] 或电子态与 4f 轨道强烈杂化而不会改变磁性复合物特殊磁性的系统。 [26,27] 在这方面特别有趣的是功能化的内嵌二金属富勒烯,它在两个铁磁耦合的 Ln 原子之间引入了单电子键,是目前最有前途的 SMM 类型之一。 [28] 然而,尽管它们的碳笼完全吸收了表面沉积时的电荷重新分布,有利于其磁稳定性, [29] 但与此同时,它们的内嵌结构阻碍了直接进入分子内部,这在应用方面是不可避免的。 因此,到目前为止还没有报道过任何实验证明能够在传输测量中进入它们的磁芯。 在本文中,我们重点研究内嵌二金属富勒烯复合物 Ln 2 @C 80 (CH 2 Ph),以下称为 { Ln 2 }。 [30] 这些分子由一个大致呈球形的富勒烯笼组成,里面包裹着两个 Ln 3 +离子,见图 1 a。两种镧系离子共用一个单电子共价键,通过在 C 80 笼中添加 CH 2 Ph 侧基来稳定该键。这种金属-金属键导致 [Ln 3 + – e – Ln 3 + ] 系统中的 Ln 中心之间发生强交换,从而导致块体 [28] 和亚单层中均具有出色的磁性。[31,32] Liu 等人 [33] 已证明 Ln-Ln 键合分子轨道 (MO) 分裂成两个完全自旋极化且能量分离良好的组分,未占据组分位于笼基最低未占据 MO (LUMO) 下方并部分定位在 C 80 笼上,因此原则上可以在扫描隧道显微镜/光谱 (STM/STS) 中寻址。
溶液中,用于制造新一代电子和光电子设备,其特点是机械灵活性、重量轻和制造技术廉价。在这个领域,这些碳同素异形体受到推崇,不仅是因为它们迷人的结构和物理特性,还因为它们最初是少数几个由于其强电子亲和力而能够显示大量 n 型传输的分子系统之一。然而,在其原始形式下,C 60 分子溶解度非常低,不能提供最初设想的使用灵活性。富勒烯化学 1 的发展以及使用这些方法合成的大量可溶液加工的衍生物,最终推动了它们的使用,也激发了一大批科学家和工程师对这些分子的热情。此时,富勒烯已成为多种器件的常见组成部分,其中最受欢迎的是苯基-C 61 -丁酸甲酯 (PCBM) 衍生物 2,它不仅能与其他有机
太阳能电池。[2–9] 通常,会开发出由共价连接的富电子给体 (D) 和缺电子受体 (A) 单元组成的聚合物或低聚物材料。在大多数例子中,D 和 A 通过对应于分子本体异质结模型的不同长度的柔性绝缘接头连接,而只有少数具有刚性 π 共轭接头或直接连接。[1] 在双极性 D-A 聚合物中,结构具有挑战性、合成复杂性高的“双电缆”聚合物 [2–5] 最近在 SMOSC 中显示出显著提高的能量转换效率 (PCE) 超过 8.4%。在这些材料中,D 和 A 单元的层状相分离通常在较高温度(高达 230°C)下实现,从而产生具有高热稳定性和光稳定性的太阳能电池。 [1c,3–5] 目前,这些结果已经被随机D-A嵌段共聚物[6–8]所超越,其PCE达到了8.6% [7],甚至有望达到11.3% [8],达到了工业应用的10%技术壁垒。[1c,10]
图 1:PBDB-T/ITIC 共混物的 2DES 光谱揭示了空穴传输途径。a) PBDB-T 和 ITIC 的分子结构,以及通过 TD-DFT 计算的最低单线态的电荷密度分布。电子和空穴密度分布分别为紫色和黄色。腈基团 (CN) 以蓝色圈出。b) 纯 PBDB-T 薄膜、纯 ITIC 薄膜和 PBDB-T/ITIC 共混物的吸收光谱。图中的线表示 PBDB-T(黑色)和 ITIC(红色)的两个最低振动电子跃迁(0-0 和 0-1)。c) 在 600-720 nm 波长激发下并在 540 至 660 nm 范围内探测时,PBDB-T/ITIC 共混物在 20 fs 时的 2DES 吸收光谱。吸收光谱显示在 2DES 光谱的顶部和右侧。 2DES 光谱中的垂直和水平虚线以及吸收光谱中的线表示峰位置。轮廓间隔:最大振幅的 10%。d) 十字峰的时间响应(方块:实验数据;线:指数拟合)揭示了空穴转移动力学。相应的峰位置在 (c) 中用红色方框表示。
摘要:我们研究了GA与Cu(001)表面和环境诱导的表面转移的初始阶段,以尝试阐明最近提出的Cu-Ga催化剂的表面化学,该催化剂最近提出了将CO 2氢化为甲醇的CO-GA催化剂。结果表明,GA在真空中沉积时很容易与Cu进行混合。然而,即使是气体环境中的氧气痕迹也会导致GA氧化,并形成二维(“单层”)GA氧化物岛,均匀地覆盖了Cu表面。在高度压力和温度下(0.2 MBAR,700 K),表面形态和GA的氧化状态保留在H 2中以及CO 2 + H 2反应混合物中。结果表明,在反应条件下,GA掺杂的Cu表面暴露了包括GAO X /CU界面位点在内的各种结构,必须考虑阐明反应机制。
我们通过时间域Terahertz(THZ)光谱法解决了将分离的水分子的实时相干旋转运动封装在富勒烯-C 60笼子中的实时旋转运动。我们采用单周期脉冲来激发水的低频旋转运动,并测量水分子电磁波随后的相干发射。在低于〜100 K的温度下,C 60晶格振动阻尼被减轻,并以明显长的旋转一致性清晰地溶解了封闭水的量子动力学,扩展到10 ps以上。观察到的旋转转变与气相中单水分子的低频旋转动力学非常吻合。然而,还观察到一些其他光谱特征,其主要贡献在〜2.26 THz处,这可能表明水旋转与C 60晶格声子之间的相互作用。我们还解决了突然冷却至4 K后水排放模式的实时变化,这意味着在10s小时内将正孔转换为偏水。观察到的隔离水分子限制在C 60中的长相干旋转动力学使该系统成为未来量子技术的有吸引力的候选者。
近来,量子信息处理(QIP)已被证明能够在密码学10,11和数据库搜索方面提供有效的解决方案。12分子自旋作为构建块的多功能性,正成为QIP领域的竞争性材料。13基于分子磁体的“量子位”的高自旋态符合Leuenberger和Loss提出的Grover算法的要求。14该提案要求自旋系统拥有非等距能级和足够长的量子相位记忆时间。磁配位化合物的设计将使我们有机会精细控制量子相干性和构建量子门。15然而,这些条件之间存在显著的矛盾,因为各向异性高自旋系统与环境的强耦合很容易破坏其量子相干性。解决该问题的一种可能方案是使用具有高自旋基态和小各向异性的稀土离子。内嵌富勒烯的核壳结构可以满足 QIP 的要求,16,17 并且与其他基于分子的量子比特相比表现出更好的性能。各种顺磁性内嵌富勒烯表现出一些特殊现象,包括量子比特交叉现象 18 和不同的 Rabi 循环。19
kratschmer准备富勒烯的方法是当前广泛使用的方法,已由各种工人修改以提高产量。再次以纯形形式分开了c 60和c 70。石墨电极在约100托尔的氦气(Kratschmer)的大气中蒸发,或在玻璃容器(改良的RB烧瓶,来自变压器的功率)中的氩气(Kroto)的50 -100托尔(Kroto)。将形成的烟灰取消并分散在苯中,从而获得了葡萄酒红色溶液。这是从不溶性固体中过滤并浓缩的。使用己烷作为洗脱液,将C 60和C 70的这种混合物在氧化铝柱上运行。Magneta彩色C 60洗脱等,然后是港口葡萄酒彩色C 70。在典型的情况下,C 60与C 70的比率为