锕系金属(铀和锔)内嵌硼球烯的理论研究

作者：张乃心; 王聪芝^*; 赵玉宝^*; 石伟群

来源：核化学与放射化学, 2022, 44(05): 549-557.

• 硼团簇
• 锕系元素
• 硼球烯
• 密度泛函理论

最近发现的全硼富勒烯(硼球烯，D2d B■),开启了硼球烯化学研究的新篇章。类似于富勒烯，金属掺杂也是硼球烯修饰和功能化重要途径。本工作采用密度泛函理论预测了一系列锕系金属掺杂硼球烯[An@B39]n+(An=U,n=3;An=Cm,n=2)。理论计算表明，这些硼球烯均为稳定的金属内嵌硼球烯，其中[U@B39]3+的能量最低，结构具有C3对称性，而[Cm@B39]2+为C1结构。成键性质分析表明，[U@B39]3+和[Cm@B39]2+均存在σ和π离域键。另外[An@B39]n+中U-B键的共价相互作用强于Cm-B键，且[U@B39]3+较[Cm@B39]2+更稳定。因此，An-B键的共价特征对于这些锕系金属内嵌硼球烯的形成是必不可少的。本工作扩展了硼球烯体系，并为新型稳定金属内嵌硼球烯的设计提供了理论线索。

• 单位
  中国科学院高能物理研究所; 南华大学; 化学化工学院