Reactivity of fullerenes, endohedral metallofullerenes, and nanotubes, and their possible application in solar energy conversion

Abstract

The physical and chemical properties of fullerenes and nanotubes can be conveniently tuned by the attachment of different functional groups to them. Therefore, the systematic understanding of different problems such as chemical reactivity, catalysis, and even charge transfer can be achieved. In the current thesis, these challenges are faced transcending in interesting outcomes. That is to say, the covalent junction between chemical species and carbon nanostructures are explained in detail, thus providing a characterization of the experimentally observed products. In a second part of the thesis, the role of fullerene C60 in chemical reactions catalyzed by transition metals is elucidated. Finally, the potential applications of derivatives of fullerene C60 in the design of solar cells are illustrated. The thesis is widely supported by quantum chemistry methodology and conclusions were corroborated through experimental evidence

Les propietats físiques i químiques dels ful·lerens i nanotubs poden ser convenientment modificades mitjançant la unió de diferents grups funcionals. Per tant, és possible aconseguir la comprensió sistemàtica de diferents problemes com ara la reactivitat química, catàlisi, i fins i tot de transferència de càrrega. A la tesi actual, aquests reptes s'afronten donant lloc a resultats interessants. És a dir, la unió covalent entre espècies químiques i nanoestructures de carboni s'expliquen detalladament, proporcionant així una caracterització dels productes observats experimentalment. En una segona part de la tesi, es descriu el paper de ful·lerè C60 en les reaccions químiques catalitzades per metalls de transició. Finalment, s'il·lustren les aplicacions potencials dels derivats de ful·lerè C60 en el disseny de cèl·lules solars. La tesi és àmpliament fonamentada per metodologia de la química quàntica i les conclusions van ser corroborades a través d'evidències experimentals