冲突芳香性Ca₃B₈纳米团簇转子的理论研究

摘要

基于全局极小搜索和理论计算,预测了具有冲突芳香性的Ca₃B₈纳米团簇分子转子.研究表明,Ca₃B₈全局极小团簇具有独特的三层同轴反夹心结构:较小畸变的B?B₇分子轮为中间层,上层为一个水平方向的Ca₂单元,下层为一个Ca原子.玻恩-奥本海默分子动力学模拟揭示:在300及600 K条件下,Ca₃B₈团簇具有新颖的动力学流变性,Ca₂单元可以在伞状CaB₈上方围绕中心轴自由旋转.在单点CCSD（T）/6-311+G（d）//PBE0/6-311+G（d）水平上,Ca₃B₈团簇旋转能垒仅为0.25 kJ/mol.电荷数据揭示3个Ca原子向中间的B?B₇分子轮有明显的电荷转移,C₃B₈团簇可近似为[Ca₂]²⁺[B?B₇]^4-[Ca]²⁺离子化合物.化学键分析结果表明,Ca₃B₈团簇中间的B?B₇分子轮具有8π和6σ离域电子,为冲突芳香性体系.Ca₃B₈团簇具有冲突芳香性的硼基纳米团簇转子,进一步拓展了硼基动力学流变性体系的研究领域.

关键词

分子转子 / 硼合金团簇 / 全局极小 / 动力学流变性 / 冲突芳香性