金属富勒烯(从基础到应用纳米材料前沿)(精)

本书依据作者研究团队以及国内外金属富勒烯材料的最新研究进展，从金属富勒烯的结构特点出发，系统介绍了金属富勒烯材料的制备、表征、磁性、电学与发光性质、复合分子体系及化学反应性，并介绍了金属富勒烯在磁共振成像、肿瘤治疗及其他生物医学领域的应用。 本书可供从事金属富勒烯材料及其相关领域的研究人员及高等院校相关专业师生参考使用。

王春儒，中科院“百人计划”研究员、国家杰出青年基金获得者、“973项目”首席科学家。现任中国科学院分子纳米结构与纳米技术重点实验室副主任。主要研究领域为富勒烯和金属富勒烯的基础和应用研究，在国际上首次发现非常规金属富勒烯、内嵌金属碳化物富勒烯等先进功能材料，在Nature, Science, Nature Commun., JACS, Angew.Chem.Int.Ed.等SCI杂志发表文章160多篇，申请发明专利20多项。2002年回国设计的半自动金属富勒烯装置现已在国内广泛使用。2007年开始先后在四川和内蒙古主持设计燃烧法工业制备富勒烯装置并获得成功。2011年与厦门福纳新材料科技有限公司合作，在金属富勒烯工业化生产方面居国际领先地位；近期这类功能纳米材料已经在富勒烯化妆品、金属富勒烯抗癌药物、有机太阳能电池，以及基于金属富勒烯的高精密分子陀螺定位仪等方面得到应用。

第1章金属富勒烯的结构与特性001 1.1　金属富勒烯的发现 002 1.2　金属富勒烯家族 004 1.2.1　单金属内嵌富勒烯 004 1.2.2　双金属内嵌富勒烯 008 1.2.3　金属团簇内嵌富勒烯 009 1.3　金属富勒烯的结构特性 017 1.3.1　内嵌金属富勒烯的几何构型 017 1.3.2　电子转移与结构稳定性 023 1.3.3　独立五元环规则 024 1.4　小结 029 参考文献 030 第2章金属富勒烯的制备与分离035 2.1　富勒烯制备简介 036 2.2　金属富勒烯的制备 037 2.2.1　金属氮化物内嵌富勒烯的合成 038 2.2.2　金属碳化物内嵌富勒烯的合成 040 2.2.3　金属氧化物内嵌富勒烯的合成 040 2.2.4　金属硫化物内嵌富勒烯的合成 041 2.2.5　金属氰化物内嵌富勒烯的合成 041 2.2.6　金属碳氢化物内嵌富勒烯的合成 042 2.2.7　金属碳氮化物富勒烯的合成 042 2.3　金属富勒烯的分离 042 2.3.1　提取方法 043 2.3.2　色谱分离法 044 2.3.3　化学分离法 046 2.4　小结 049 参考文献 049 第3章金属富勒烯的表征055 3.1　光谱方法 056 3.1.1　吸收光谱法 056 3.1.2　红外光谱法 058 3.1.3　拉曼光谱法 060 3.2　核磁共振技术 062 3.3　单晶X 射线衍射技术 066 3.4　理论计算方法 068 3.4.1　预测金属富勒烯结构 069 3.4.2　电荷转移 072 3.4.3　成键和光谱特性 075 3.5　小结 076 参考文献 077 第4章金属富勒烯的磁性081 4.1　顺磁性的金属富勒烯及其电子顺磁共振研究 082 4.1.1　 顺磁性的内嵌单金属富勒烯 083 4.1.2　顺磁性的内嵌金属团簇富勒烯 084 4.1.3　金属富勒烯的自旋活化 086 4.1.4　金属富勒烯的自旋与顺磁性调控 091 4.2　金属富勒烯的磁性与单分子磁体 095 4.2.1　金属富勒烯的顺磁性 096 4.2.2　内嵌金属富勒烯的单分子磁体性质 097 4.3　金属富勒烯磁性的应用 099 4.3.1　量子计算与信息存储 099 4.3.2　分子开关 100 4.3.3　磁场感知 101 4.4　小结 102 参考文献 102 第5章金属富勒烯的电学与发光性质107 5.1　金属富勒烯的电化学特性 108 5.2　金属富勒烯的半导体特性 114 5.2.1　有机太阳能电池材料 114 5.2.2　场效应晶体管材料 115 5.2.3　热电器件材料 117 5.2.4　单分子器件 118 5.2.5　其他分子电子功能 119 5.3　金属富勒烯的发光特性 121 5.3.1　镧系金属富勒烯的发光 121 5.3.2　镧系金属富勒烯的发光与磁性调控 123 5.3.3　锕系金属富勒烯的发光 124 5.3.4　其他金属富勒烯的发光 125 5.4　小结 126 参考文献 126 第6章金属富勒烯的复合分子体系131 6.1　金属富勒烯的给受体分子 132 6.2　金属富勒烯在不同介质中的电子特性 136 6.3　金属富勒烯的主客体体系 139 6.4　小结 142 参考文献 143 第7章金属富勒烯的化学反应性147 7.1　环加成反应 148 7.1.1　硅烷基化反应 148 7.1.2　1,3- 偶极环加成反应 149 7.1.3　Diels-Alder 环加成反应 151 7.1.4　Bingel-Hirsch 反应 152 7.1.5　金属富勒烯与卡宾的加成反应 152 7.1.6　碳自由基加成反应 153 7.2　单键加成反应 153 7.3　水溶化修饰 155 7.4　小结 159 参考文献 159 第8章金属富勒烯磁共振成像造影剂应用165 8.1　单金属钆内嵌富勒烯造影剂 166 8.2　钆氮化物内嵌富勒烯造影剂 177 8.3　小结 179 参考文献 179 第9章金属富勒烯肿瘤治疗应用185 9.1　金属富勒烯抑制肿瘤生长 188 9.2　金属富勒烯肿瘤血管阻断治疗 193 9.3　小结 200 参考文献 201 第10 章富勒烯和金属富勒烯在其他生物医学领域的应用205 10.1　富勒烯在抗自由基和细胞保护中的应用 206 10.2　富勒烯在氧化损伤保护中的应用 210 10.2.1　在辐射损伤保护中的应用研究 210 10.2.2　在化学药物损伤保护中的应用研究 211 10.2.3　在抗氧化损伤机制中的研究 216 10.3　富勒烯的光动力治疗研究 218 10.4　其他生物学应用 224 10.5　金属富勒烯生物体内代谢分布行为研究 226 10.6　小结 227 参考文献 227 索引 231