【摘 要】
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富勒烯，又名巴基球或巴克球，是于1985年发现的继金刚石和石墨之后碳元素的第三种晶体形态，又一类碳的同素异形体。从20多年前富勒烯发现以来，对富勒烯分子的水溶液制备成了其在生
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富勒烯，又名巴基球或巴克球，是于1985年发现的继金刚石和石墨之后碳元素的第三种晶体形态，又一类碳的同素异形体。从20多年前富勒烯发现以来，对富勒烯分子的水溶液制备成了其在生物化学，生物物理和生物学等运用中的一大挑战，本文运用半经量子力学结合蒙特卡洛模拟的方法，借助于Hyperchem软件，研究水合富勒烯（C60HyFn）的结构。C60富勒烯水溶液（C60FAS）的统计信息可以从C60富勒烯分子被水分子包围的等温等压系综研究得到。运用能量自相关函数可以计算得到有效的系综平均。通过分析中心质谱成对径向分布函数可以得到平均情况下，C60和水分子之间的质心距离在6.0纳米到8.5纳米的这个区域，形成第一个水合外层，平均此水合壳层有65个水分子，考虑到水溶液的热力学性质，蒙特卡洛模拟后给出了水合的结构C60@{H20）65·C60和水分子之间的质心距离在8.5纳米到12.0纳米的这个区域，形成第二个水合外层，平均此水合壳层有151个水分子，第二层的水合结构为c60@{H20）151整个C60HyFn表示成为C60@{H20}216考虑到全部C60@{H20）65不相干的团簇，可以估计平均每个水分子有1.3个氢键.根据OH与O的标准距离是0.24纳米，在这个超分子团簇中碳原子和水分子的计算的最小距离是3.5±0.6纳米。结合前面提到的第二个水合外层由151个水分子，那么富勒烯水合物球形水合外层水—水间氢键平均数上升到每个水分子1.5，C60和第二个水合外层的中心平均距离局限在9.5±1.7纳米.这个结论表示第二个水合外层的球形没有第一个规则。由此可以得出随着水合外层数和氢键数的增加，C60和水分子间相互作用将变小，往外水合外层将更不规则。
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