1。1。3 团簇研究的意义

团簇在自然界是广泛存在的，它在人类社会实践中也有广泛的应用。由于团簇涉及到了物质的运动，以及近纳米尺寸的缘故，使得它在物理学和化学两大学科上都有广泛的应用。团簇是由有限的分子、原子或者离子构成的集合，可用团簇模拟多体问题的模型，这样就可以促进使用量子和经典理论对多体问题的研究。

在高科技领域的应用研究中，由于团簇的微观结构和物理化学性质具有特殊性和多样性，这就为研发具有特殊性能的新材料提供了基础。例如，可以利用具有纳米尺寸并且具有特殊的光学性质的团簇制备半导体器件来研究光物理科学；利用有超导电性的团簇制备超导材料等。只要我们对团簇多加研究实验，一定可以找到团簇的更多的实用性价值，并应用于社会实践中，为人类做出更大的贡献。

1。2 小富勒烯研究进展

 1。3 本论文研究内容和意义

1。3。1 本论文的研究内容

  1。 利用Gaussian09软件构建并优化在C30纳米管上加氢气的初始构型，用计算机计算优化得到Hn@C30的稳定构型，并确定其基态构型。

2。 采用密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法和6-3 1G(d)基组计算基态构型的平均结合能，能隙，吸附能，自然轨道，红外光谱，拉曼光谱，磁矩，极化率，键级，HOMO和LUMO以及芳香性。

1。3。2 本论文的研究意义

自从1991年碳纳米管被发现以来,它就引起了物理学家、材料学家、化学家们的广泛兴趣。经过大量的理论研究和实验，科学家们发现碳纳米管在纳米电子器件、显示器、储氢材料、高强度纤维材料等方面发挥着重要的作用。相对传统的储氢技术，碳纳米管储氢技术还在起步中，技术尚未成熟。在目前阶段，一方面，要重点研究碳纳米管储氢的原理和机制，是否包含物理吸附和化学吸附，吸附热究竟在什么范围等，另一方面，要建立统一的测试标准和检测装置，同时实现交叉测试;只有这样，碳纳米管储氢技术才能实现真正突破[4]。

在富勒烯聚合物和纳米管的研究中，大多都是高碳富勒烯，对小富勒烯分子研究的比较少，因而对分子C30聚合物和小碳纳米管的结构及其性能的研究不仅为富勒烯聚合物和纳米管的研究提供了理论基础，而且促进了新型储氢化合物的合成和应用。

1。3。3 本论文的研究创新点

由于碳纳米管具有准一维管状结构，在未来可以广泛应用于纳米力学、纳米电子学、纳米生物学及纳米材料学等方面。值得一提的是，碳纳米管因其在储氢性能上的巨大潜质，极有可能在未来开发成为优异的储氢的材料。在当今倡导绿色环保，提倡开发绿色能源的环境下，对于碳纳米管的开发研究和制备以及储氢性能上的研究具有着巨大的现实意义和实用价值[5]。但目前国内外研究最多的是高碳纳米管，对最小的C30纳米管的研究目前未见相关报道。因而对分子C30聚合物和小碳纳米管的结构及其性能的研究不仅为富勒烯聚合物和纳米管的研究提供了理论基础，而且促进了新型储氢化合物的合成和应用。

小富勒烯C2n(n<30)的结构中由于5-5键的存在，表现着较大的张力,化学活性也比较高 ,在合成和分离上也有一定的难度。因此，尽管在很早以前C60和C70被合成的时候,人们就已经通过质谱仪发现了小富勒烯C2n的存在,但是即便是在今天,科学技术已经很发达的情况下，小富勒烯C2n仍然很难得到合成和分离。正是因为这样,科学界一直在关注着对小富勒烯的研究。目前研究的小富勒烯主要是C20, C24, C28, C32, C36,C40,C44,C50和C2n(n=26～29)及其衍生物。而这篇论文研究的是C30以及其储氢性能，是此前少有人研究的。文献综述