GaussView高级技巧(二): 纯手工搭建富勒烯C20

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软件名称: 
GaussView

本文展示了如何利用GaussView 纯手工搭建富勒烯C20分子。

前面我们已介绍了GaussView构建分子模型的一些高级技巧。本文将进一步展示一个应用实例:利用GaussView 纯手工搭建富勒烯C20分子。本文所使用的版本是GaussView 3。

我们首先构造一个具有D5h对称性的五元环,方法见前文(系列1)中第二个例子(构造二茂铁)。然后我们点一下复制工具,然后在同窗口中粘贴(注意选择第二种粘贴方式:“Append Molecule”)。然后在复制出来的新五元环的两个C原子上用B原子取代掉(着色技巧,技巧7),如下图所示。

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然后按下图将分属两个五元环上的两个原子进行合并(技巧7):

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  再按下图通过使键角为零的方法让另一个B原子与相应的C原子合并(技巧9):

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删去粉红色的B原子和残键,就得到共边相连的两个五元环。再点击一下粘贴按钮(仍然是选择第二种粘贴方式:“Append Molecule”),按照上述同样的方法将第三个五元环合并到第一个五元环的一个边上。按照类似方法,将第一个五元环的五条边上全部都连上五元环,并在中心添加一个虚原子(后面用得到,技巧10)。利用点群工具将该结构对称化为D5h的对称性(技巧5),如下图所示:

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接下来我们要将外围的五元环一同翻上来,使得邻边重合。因此,有5对原子在翻起后要合并。为此,我们预先用B原子对将要被合并掉的原子先行着色,同时还要断开相应的B-C键(否则无法进行后面的翻转操作)如下图所示:

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这时的点群对称性是C5h,但这个对称性限制却阻止我们接下来的翻转操作,因此必须去掉镜面对称性。于是我们需要按下图添加一个虚原子(技巧10),并将体系对称化为C5点群:

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这时,利用二面角工具依次点击如下图的四个原子:

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调整二面角使得翻起的五个五元环的邻边重合,如下图所示:

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然后删去粉红色的B原子和残键,并将结构对称化为C5v点群,如下图所示:

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接下来用Ctrl+V新建一个窗口,用粘贴工具粘贴出一个五元环,显示坐标轴,在环中心添加一个虚原子,并使连上一个C-X键。然后将这个结构粘贴到原先的窗口中,如下图所示:

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合并上方的两个虚原子,使得新五元环居于半笼状结构的正上方,如下图所示:

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利用二面角工具旋转上方的五元环,使得上下两个五元环成交错式(见系列1中的乙烷和二茂铁的例子)。删去虚原子,利用点群工具将整个结构对称化为D5d点群。调整下图中的 C-C键长:

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最后,将整个结构对称化为Ih点群(可适当加大容差值)。此时,可以使用键长工具设定任何一个C-C键长(如1.45Å),则由于对称性,其余所有C-C键长都具有相同长度。这样,由我们纯手工打造的C20最终结构如下图所示:

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