我部化学系刘子阳教授课题组与加州大学戴维斯分校Alan L. Balch教授课题组合作分离得到三种最大内嵌Sm金属富勒烯Sm2@C104(I, II, III)，并利用同步辐射单晶衍射技术成功地确定了主要异构体Sm2@D3d(822)-C104为分子纳米胶囊结构，有关研究成果发表在近期的Angew. Chem. Int. Ed. (2009, 48, 9114–9116) 上。这是该课题组去年成功解析出最大含钆金属富勒烯Gd2C2@D3(85)-C92 (J. Am. Chem. Soc.,2008, 130, 17296–17300) 和内嵌钙金属富勒烯Ca@C3v(134)-C94 (Inorg. Chem., 2009, 48, 6004–6010) 之后又一新的研究进展。
富勒烯分子由于其独特的结构和性质受到广泛的重视。金属富勒烯可集富勒烯和金属的优点于一身，在生物医药、新能源材料和纳米电子等领域显示了潜在的应用前景，成为富勒烯领域近年来的研究热点之一。人们发现富勒烯碳笼内嵌一个或几个特定的金属原子或原子簇，可以改变富勒烯分子的物理和化学性质。通过在碳笼内“装入”不同类型的成分，可以对金属富勒烯结构的物理和化学性质进行精细的调节。大碳笼金属富勒烯碳笼异构体数目繁多、结构丰富，其中一些成员的电子结构非常适合于作为有机太阳能电池的电子接受材料，从而有望大大提高其效率和性能。
金属富勒烯的结构表征是其开发应用的基础，同时也是该领域的很大挑战。通过巧妙地将金属富勒烯与八乙基镍卟啉构造成共晶主客体复合结构，极大地抑制了球形的金属富勒烯分子特有的转动，从而通过高亮度同步辐射光源X-射线衍射技术，精确地确定了以上不同金属富勒烯的结构。这为大碳笼金属富勒烯结构特征和探索更多的富勒烯材料奠定了基础。
（化学系 供稿）
