本网讯（通讯员 黄晶晶）2023年8月18日，物理与天体物理类综合期刊《Resultsin Physics》（中科院2区，IF:5.3）在线发表了我校公共卫生与健康学院数理教研室朱本超博士团队关于碳环纳米团簇的研究成果(DFT-basedstudy on the differences between odd and even C_n(n= 6–31) ringclusters)。湖北医药学院为该研究的第一单位和第一通讯单位。

近些年，随着原子团簇技术的进步，研究者们对各类原子形成的亚纳米级团簇的研究兴趣越来越大。一方面是因为这些原子团簇往往具有尺寸相关的新奇结构，而展现出奇异的物理和化学性质。另一方面，原子团簇是人们认识物质怎样由单个原子过渡到块状宏观形态的必然过程，是一个物理和化学交叉的基础科学问题。碳原子作为碳基生物的最基本元素，其团簇一直是热点研究对象。大家熟悉的富勒烯、碳纳米管、碳纳米锥、石墨烯等，在某种程度上都可以看作是碳原子团簇。而在碳原子团簇家族中，有一类环状碳团簇显得特别有意思，因为其平面的环状结构决定了特殊的电子结构和磁矩等性质。这种平面环状碳环在上个世纪80年代首先被理论预测存在，但直到2019年才在实验中首次被观测到，从而引起了新的一轮碳环纳米团簇研究热潮。朱本超博士团队在调研碳纳米环研究现状过程中发现了一个非常有趣的现象，即现有碳纳米环研究总是偏向于对偶数碳环进行深入研究，特别是实验中首次观测到的C₁₈环，但是对于奇数碳环的研究显得比较少。抓住这个切入点，他们利用第一性原理和密度泛函理论（DFT）对C₆环到C₃₁环不分彼此地进行系统研究，对比奇数和偶数碳环的各种物理和化学性质。整体而言，他们的研究动机是基于如下的科学问题(如图1所示)：“第一个实验合成的碳纳米环C₁₈是最完美和最特别的吗？奇数碳环作为碳环家族的成员，研究价值真的就那么低吗？”。通过设计碳纳米环的研究路线，他们的确得到了一些有意思的结果。

碳纳米环的研究动机-奇数偶数碳环的对比研究策略

具体而言，该工作的一个亮点是首次提出通过拟合C_n(n=6-31)环原子坐标的椭圆形状来定义碳环的偏心率和原子占据率，从而可以对各奇数和偶数碳环的“圆形程度”进行比较。此外，对比奇数碳环和偶数碳环的研究包含了各尺寸碳环的态密度、理论计算电子吸收光谱、对静电场的极化响应、π电子布居以及成键临界点的拓扑特性等内容。结果表明，至少在理论上，C₁₈碳环至少在结构上不是偶数碳环中最特殊的，C₁₆和C₂₄环呈现出更完美地正圆形状。而较大尺寸的奇数碳环比偶数碳环具有更好的光敏性，值得后续研究。具体的研究内容请参考在线文档https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211379723006459

本工作朱本超博士是第一作者，数理团队成员刘春景，邓平基，赵军和鲍磊参与了相关的研究工作。值得欣喜的是，此研究是朱本超博士使用深圳湾实验室系统与物理生物学研究所的张鋆博士开发的ABCluser软件做出的首个原子团簇研究。作为高层次的归国人才，张鋆博士极为热情，在素未谋面的情况下，通过电子邮件等形式对此研究中各种问题进行了细心的指导，经历了近五个月的投稿修改直到最后成功发表。数理研究团队近些年践行“走出去，引进来”的科研理念，从吉林大学团队的CALYPSO软件，到深圳湾实验室的ABCluster软件，只要对研究有益，他们就主动出击，多次参加相关的科研研讨培训会，积极交流学习，近些年已经产出多篇高质量研究成果。（编辑陈旭）

原文链接：https://news.hbmu.edu.cn/info/1004/35316.htm