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    近日，中科院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員合成了一個(gè)新型的類似俄羅斯套娃內(nèi)嵌富勒烯Sc4C2@C80（J. Am. Chem. Soc. 131, 16646, 2009），引起了國(guó)際科學(xué)界廣泛關(guān)注，Nature Chemistry、Chemistry World、Chemical and Engineering News 等科學(xué)雜志紛紛以“內(nèi)嵌富勒烯：籠中之籠”、“與俄羅斯套娃富勒烯共舞”和“金屬富勒烯套娃”為題予以報(bào)道和介紹。

    金屬富勒烯是將金屬原子嵌入富勒烯碳籠而形成的一類具有新奇結(jié)構(gòu)以及特殊光電特性的分子。同一碳籠內(nèi)可以嵌入各種形態(tài)的金屬原子，例如單金屬原子、同核或異核雙金屬團(tuán)簇、金屬碳化物團(tuán)簇、金屬氮化物團(tuán)簇和金屬氧化物團(tuán)簇等。由于金屬富勒烯同時(shí)具有金屬富勒烯碳籠的特性，使得它們?cè)陔娮印⒛茉�、生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。因此，合成新結(jié)構(gòu)、新性質(zhì)的金屬富勒烯分子具有重要意義。

    在中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部的大力支持下，分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員致力于新型內(nèi)嵌金屬富勒烯的合成與研究，繼發(fā)現(xiàn)非常規(guī)富勒烯內(nèi)包金屬碳化物的內(nèi)嵌富勒烯Sc2C2@C68（Angew. Chem. Int. ed. 45, 2107, 2006）、包含有4種不同元素的內(nèi)嵌金屬富勒烯ScYErN@C80（J. Phys. Chem .110, 13322, 2006）等新結(jié)構(gòu)金屬富勒烯后，最近該實(shí)驗(yàn)室科研人員又合成了含有四個(gè)Sc原子的金屬碳化物內(nèi)嵌富勒烯Sc4C2@C80（J. Am. Chem. Soc. 131, 16646, 2009），這個(gè)分子具有類似俄羅斯套娃的新奇嵌套結(jié)構(gòu)C2@Sc4@C80，每一層的原子均可繞球心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，由此保持整個(gè)分子高度完美的對(duì)稱性。

    研究結(jié)果表明，該分子的電子結(jié)構(gòu)為（C2）6- @（Sc4））12+ @C806- ，另一方面，各球殼層間的電子轉(zhuǎn)移使分子形成高度穩(wěn)定的閉殼層結(jié)構(gòu)，另一方面，分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈正負(fù)相間的多層球面使其類似于一個(gè)分子電容器。這種結(jié)構(gòu)金屬富勒烯的發(fā)現(xiàn)不但豐富了金屬富勒烯的種類，在結(jié)構(gòu)化學(xué)方面具有重要意義，同時(shí)該分子本身在單分子器件、納米器件以及高溫超導(dǎo)等方面具有潛在的應(yīng)用。