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内嵌金属富勒烯是指将金属离子或含金属离子的团簇嵌入富勒烯碳笼中形成的分子，因其独特的结构和特殊的电子性能成为近年来纳米科学研究的热点之一。金属富勒烯分子在量子信息处理、纳米电子器件和超高密度信息存储等领域都具有巨大的应用前景。本文围绕几种典型的钇内嵌金属富勒烯分子的合成和电子结构特性进行了研究，主要内容如下:
（一）分别研究了低温和碳笼化学修饰对氮杂金属富勒烯Y2@C79N的电子结构和电子特性的影响。实验和理论计算结果表明，这两种方式都造成了分子共振态下转动取向不均，从而影响了分子内未配对电子的自旋特性。特别要指出的是，外接的吡咯环基团不仅导致了分子顺磁性的各向异性，并且引起了未配对电子在内部磁性核上的趋异分布。
（二）首次对Y2@C82-Cs，Y2C2@C82-Cs和Sc2C2@C82-Cs三种富勒烯的负离子的电子结构特性进行了比较研究。实验结果表明，内嵌团簇可以调控金属富勒烯负离子的电子自旋。尽管这三种富勒烯负离子具有相同的碳笼结构，但是内嵌团簇对未配对电子的自旋分布以及电子与磁性核的自旋耦合起到了决定性的作用。结果表明，C2基元的引入以及金属核的变换可以很好地调控分子的自旋特性。这种在相同碳笼内调控分子磁性的方法在未来分子磁体器件的设计上具有重要参考价值。
（三）首次合成、分离和表征了非常规结构的内嵌金属富勒烯Y3N@C78-C2.实验结果表明，C78碳笼为C2对称性，它含有两对相邻五元环，每对五元环分别和Y原子紧密键合而稳定下来。理论计算揭示了内嵌金属离子的尺寸对富勒烯的碳笼构型选择发挥了重要的作用。电化学行为比较进一步研究了不同内嵌团簇对金属富勒烯还原电势的影响。