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金属富勒烯是由内嵌金属和外层富勒烯碳笼组成的团簇分子，因其具有嵌套结构、独特的生物医学功能和丰富的光电磁性质受到广泛的关注和研究。开发新型内嵌团簇对金属富勒烯结构与性质研究具有重要意义，特别是以内嵌模板的形式成系列地开发金属富勒烯群并建立起新的家族，将迅速扩大金属富勒烯的数量并有利于做系统的研究。含有自旋单电子的金属富勒烯体现出特殊的顺磁性质并具有可调控性，这些顺磁性质在量子信息处理原器件、单分子磁体等方面具有应用价值。本文围绕课题组分离的三种典型的内嵌金属富勒烯分子的电子结构特性进行了研究，主要内容如下: 1).研究了氮杂金属富勒烯Y2@C81N的几何和电子结构。实验分离得到了分子式为Y2C81N的金属富勒烯分子，电子顺磁共振实验表明它具有大的超精细耦合常数75.7和69.8 G;基于DFT研究表明，该分子可能的稳定结构为Y2@C81N。Y2内嵌在C82-C2v(9)笼内，N原子取代了笼上一个5/6/6元环共用的C原子，Y2团簇位于笼内六元环连续的带上。轨道研究表明这个分子的自旋电子位于Y2团簇上，由Y原子的5s电子提供，理论模拟的超精细耦合常数与实验相近。 2).在电弧炉中引入H2，通过电弧电离Sc/石墨棒，首次合成、分离和表征了非常规结构的含H的内嵌金属富勒烯Sc4C2H@Ih-C80，它的红外和拉曼光谱与Sc4C2@Ih-C80非常相似。理论计算表明H原子的嵌入，并未对Sc4C2@Ih-C80结构产生大的影响，H直接键连在内部C-C基团上，整个分子的电子轨道没有重排，Sc4C2H@Ih-C80的自旋电子位于四个Sc原子上，由Sc原子的d电子提供。 3).实验分离获得了新结构富勒烯YNC@C76，经实验光谱和理论计算确认了它的结构为YNC@C76(C1)-17459。这个结构中包含了一对毗邻的五元环，Y处在这个五元环毗邻处。YNC采取了近乎直线的构型，位于笼的直径最长轴。