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最近Jasti等发展了低值有效克量级合成[8]CPP和[10]CPP的方法并获得C60@10CPP晶体结构。[21] Yamago等通过计算表明碳纳米环与富勒烯形成新型的非共价键的作用，即凹凸π-π相互作用。[23, 24] 本文在此基础上设计了BN纳米环中心嵌C60富勒烯分子，研究外环硼氮杂化对超分子体系电子结构、芳香性及环、笼之间弱相互作用等的影响，通过电子结构与分子间电荷转移探讨纳米环封装富勒烯作为有机半导体分子材料的可能性。
2 计算方法
采用不同泛函BP86D、M06-2X、B3LYP、BHandHLYP以及半经验紧束缚近似密度泛函(DFTB)分别对体系进行几何优化，经过频率验证均为稳定的几何结构。芳香性的评价采用核独立化学位移(Nucleus-independent chemical shift,NICS)判据[25]，选用M06-2X方法在6-31G(d)基组水平下计算体系中心及轴向上不同位点的NICS值。为了探究体系的弱相互作用，使用ADF2008程序进行了能量分解分析(EDA)计算，以富勒烯C60和纳米环作为片段，得出了总的结合能(ΔETotal Bonding)，泡利排斥能(ΔEpauli)，轨道相互作用能(ΔEorb)，静电相互作用能(ΔEorb)。它们的关系如下：
ΔEint= ΔEPauli+ΔEelstat+ΔEorb (1)
为了探索体系作为有机半导体的可能性，本文采用格点能校正法计算转移积分(Transfer intergal)计算。利用，转移积分V12和格点能ε1(2)等参数来计算有效转移积分(公式2)，即
式中，S12为空间重叠积分，V12为转移积分，ε1(2)为格点能。
为了进一步了解环与富勒烯之间弱的相互作用力，本文采用Multiwfn程序，在M06-2X/6-31G(d)基础上，对体系进行计算，并采用VMD程序进行可视化操作。