星際富勒烯紅外譜數據庫的構建與可靠預測取得進展

富勒烯C60的發現起源于人們對星際碳物質的探索，獲得1996年諾貝爾化學獎的Kroto教授曾于1980年代末期提出猜想：星際空間中，富勒烯可與其他星際分子/離子通過離子-分子或分子-分子反應形成富勒烯衍生物從而存在于星際空間。事實上，研究人員已經通過化學或物理方法合成了數百上千種富勒烯衍生物。那么，如何確認富勒烯衍生物以及哪些富勒烯衍生物存在于星際空間，仍然是一個極具挑戰的難題。

基于此，西安交通大學侯高壘教授聯合多個研究團隊，利用自主發展的質譜-光譜聯用實驗技術，首次測量得到了氣相富勒烯-金屬復合物在6-25微米范圍的高分辨紅外譜，并通過與Spitzer空間望遠鏡得到的天文觀測譜比對分析，發現富勒烯-金屬復合物可潛在貢獻于星際未證認紅外發射譜帶和彌散星際譜帶。

最近，在上述工作基礎上，侯高壘教授團隊將目前所有已報道的實驗測量的C60、C60+、C60H+、C60O+、C60OH+、C70和C70H+等七種富勒烯物種的振動頻率匯編為VibFullerene數據集。研究人員利用密度泛函理論對VibFullerene數據集中的90余個頻率數據進行統計分析，在綜合考慮計算成本與計算可靠性的基礎上，擬合得到了各種常用理論計算水平下適合于富勒烯物種紅外譜可靠預測的頻率校正因子。研究人員將通過所得校正因子校正的富勒烯-金屬復合物的理論紅外譜與實驗測量譜進行對比，發現理論與實驗吻合很好，表明了研究所構建VibFullerene數據集的合理性與所得頻率校正因子的可靠性。

上述研究成果近期發表在國際著名天文期刊《皇家天文學會月報》。西安交通大學物理學院侯高壘教授設計領導了該研究，為論文的通訊作者，博士生徐健智為論文第一作者。該研究得到了國際知名天體物理學家美國密蘇里大學Aigen Li教授與中科院新疆天文臺李小虎研究員的合作與支持。西安交通大學物理學院和物質非平衡合成與功能調控教育部重點實驗室為論文的通訊作者單位，研究工作得到了國家自然科學基金和西安交通大學“青年拔尖人才支持計劃”等的支持。