Potential molecular semiconductor devices: cyclo-Cn (n = 10 and 14) with higher stabilities and aromaticities than acknowledged cyclo-C18

文献情報

出版日 2020-02-07
DOI 10.1039/D0CP00167H
インパクトファクター 3.676
著者

Mengyang Li, Zhibin Gao, Yanbo Han, Yaoxiao Zhao, Kun Yuan, Shigeru Nagase, Masahiro Ehara, Xiang Zhao


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要旨

The successful synthesis and isolation of cyclo-C18 in experiments is a ground-breaking development in carbon rings. Herein, we studied the thermodynamic stabilities of cyclo-Cn (4 ≤ n ≤ 34) with hybrid density functional theory. When n = 4N + 2 (N is an integer), cyclo-Cn were thermodynamically stable. In particular, cyclo-C10 and cyclo-C14 were more thermodynamically, kinetically, dynamically, and optically stable compared with the acknowledged cyclo-C18, and were potential candidates for zero-dimensional carbon rings. Cyclo-Cn (n = 10 and 14) show similar molecular semiconductor characteristics to the acknowledged cyclo-C18. The carbon atoms were sp hybridized in cyclo-C10, cyclo-C14, and cyclo-C18. Cyclo-C14 and cyclo-C18 had alternating abnormal single and triple bonds, but cyclo-C10 had equal bonds. Cyclo-C10, cyclo-C14, and cyclo-C18 with large aromaticities had out-of-plane and in-plane π systems, which were perpendicular to each other. The number of π electrons in the out-of-plane and in-plane π systems, respectively, followed the standard Hückel aromaticity rule. Simulated UV-vis-NIR spectra indicated similar electronic structures of cyclo-C14 and cyclo-C18.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

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CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

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