组装在Langmuir-Blodgett膜上的富勒烯表面增强拉曼散射分析

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1、首都师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：徐国香侩圄舌日期：2008年5月26日首都师范大学学位论文授权使用声明本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆

2、被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：徐国香侩固名日期：2008年5月26日硕十学位论文综述部分综述部分5硕十学f市论文综述部分第一章富勒烯概述H．W．Kroto等人在研究星际问题时，非常意外的从串级时间飞行质谱仪中发现了C∞的存在，从而致使了富勒烯这第三种新的碳元素的同素异形体的发现。C∞及富勒烯家族的发现是人类对碳元素认识的一个新飞跃，同时也大大地推动了材料科学的发展。1．1C∞分子的结构及对称性C∞是由60个碳原子组成的分子，它是由20个六边形和12个五边形组成的球形三

3、十二面体结构。其结构见图I-I。每个五边形和六边形相邻，形成了60个6—5键(六元环和五元环相邻的键)和30个6-6键(六元环和六元环相邻的键)。6-6键要比6—5键表现出更多双键的性质[1]。C∞的结构构成被红外吸收光谱[2]以及X射线衍射实验所证实[3]。另外，有人用扫描隧道显微镜也同样观察到了％球形分子的环状结构，证实了C∞分子确实是一个足球结构。图1—1C∞分子的结构图C∞分子结构具有20面体的对称性，是Ih点群[4]，60个碳原子均处在等价的位置[5]。C∞是可能存在的最对称和最圆的分子。C∞的高度对称性使得碳原子能分摊外部压力，因此C∞分子不仅很稳定，而且非常坚固

4、。理论上可以将C∞分子以航天飞机的速度与钻石碰撞，C∞分子会继续保持原状而反弹回。7硕十学位论文综述部分1．2C∞的物理及化学性质C∞为深色晶状固体，大约在一个大气压下，在温度达到400。C时开始升华。在20万个大气压的各向同性静压作用下，C∞的晶格常数将减小为1．245nm；在大约20万个大气压的非静压作用下，氏固体可以在瞬间变为金刚石。C∞很难溶于水，但是在一些非极性分子的溶液中有较高的溶解度。易溶于CS：、苯及甲苯等非极性有机溶剂中；而在脂肪烃中，C∞的溶解度会随溶剂碳原于数的增加而增大。纯净的C舯不导电，理论计算表明C∞是一种与GaAs相类似的直接能隙半导体，它的带隙

5、Eg=1．5Ev。和GaAs不同的是，C∞分子会在格点位置高速无序的自由转动，因此C∞成为继Si、Ge、和GaAs之后的又一种新型的半导体材料。C60分子中相邻碳原子间的结合介于SP3与SP之间，每个碳原子以SP2杂化轨道和相邻碳原子共价键结合，另一个P电子生成丌键，丌电子云分布在球的内外表面，形成近似球状的大共轭体系。理论表明每个碳原子与周围的3个碳原子用sp2瑚杂化形成3个0键，与sn～杂化形成丌键，这和平面共轭分子不相同，由于表面的弯曲，影响到杂化轨道的性质。但是仍可简单地表示出每一个碳原子和周围3个碳原子形成2个单键和一个双键，这样就形成了30个双键与60个单键。中子

6、衍射实验测得单键长是1．455埃，双键长是1．3591埃。因为C∞分子的球形结构存在离域的大共轭Ⅱ键，可以推测，它应该具有芳香性，能够进行一般稠环烃所进行的烷基化，被还原生成氢化物等反应。一般情况来说，芳烃表现出多电子的反应性，容易与亲电子的试剂发生亲电取代反应；但是实验却发现C。。反常地表现出缺电子化合物的反应性，它更加倾向于得到电子，难与亲电子试剂反应却容易与亲核试剂。如：NH。及金属等反应。c60本身也是一种非常好的非线性光学材料，C∞和C阳混合物(C，。约占10％)的非线性光学系数约是1．1X109esu。C∞溶液具有饱和性，当光流量比较小时，溶液是透明的，当光的强度

7、超过阈值立即变的不透明。更重要的是，C∞分子中不存在对非线性光学性能有干扰的碳一氢键和碳一氧键，因此他具有比其他有机非线性光学材料更加优异的性质，显示出良好的应用前景。1．3C∞的能级结构及拉曼光谱球形的结构决定了C∞分子异常的电子结构。S．Saito等[6]采用局域密度近似下的密8硕十学位论文综述部分度泛函理论计算C∞分子电子结构。结果显示，C∞分子的电子轨道能级是高度简并的。t，g，h分别表示三重、四重、五重简并的轨道能级；下标u，g分别表示轨道的奇宇称、偶宇称。分子最低未占据轨道(LUM0)是三重