富勒烯是一种由碳原子组成的中空分子，形状呈球型、椭球型、柱型或管状，可广泛用于工业材料，电化学，催化剂，化妆品，抗癌药物等领域。过去的研究主要集中于C60和C70，对于碳原子数量更高的富勒烯异构体研究较少，这主要是由于随着碳原子数量的增加，异构体的数量急剧增加，空笼富勒烯的溶解度降低。为克服此障碍，可采用外面体/内面体功能化来进行分离和表征。然而，该种方法所得富勒烯的电子结构受到严重干扰，与原始富勒烯的电子结构几乎没有相似之处。因此，开发新的方法研究碳原子数在84以上的富勒烯对于 拓展其应用，探究其机理具有重要意义。
近日，埃朗根-纽伦堡大学的Dirk Guldi等人通过量子化学计算的方法，研究了C90和C100富勒烯的结构与性能。
本文要点：
1）该工作通过量子化学计算方法，研究了碳原子数从90到150区间的管状富勒烯的光学性能，研究结果表明，管状富勒烯对称性遵循光学带隙，呈现随富勒烯笼尺寸增加而减小的趋势。
2）该工作研究了一系列管状富勒烯的还原和氧化状态，通过三重态-三重态能量转移（TTET）实验，观察到衰变是三重态激发态的现象。
3）该工作探究了富勒烯和扶手椅型单壁碳纳米管的电子接受特性，发现了管状富勒烯管帽的形态结构对于富勒烯的电势正负有影响。
Christoph，et al，Exploring the Threshold between Fullerenes and Nanotubes: Characterizing Isomerically Pure, Empty-Caged, and Tubular Fullerenes D5h-C90 and D5d-C100，JACS，2022
DOI：10.1021/jacs.2c02442
https://doi.org/10.1021/jacs.2c02442
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