富勒烯、纳米管及其相关低维材料是人们关注的研究热点之一。石墨烯、二维硼烯、硼球烯不断被提议和制备,展示了它们在磁存储、单电子器件、光电子学等领域的应用前景。课题组前期提议的“排球烯（Volleyballene）”---中空团簇Sc₂₀C₆₀,由于其独特的结构和良好的力学稳定性、热稳定性和化学稳定性,引起了人们广泛的兴趣。本文在课题组关于Volleyballene及其相关材料研究的基础上,进一步探索和研究了Volleyballene的同分异构体,研究了它的结构、稳定性、电子结构。主要内容包括:一、提出了一种新的Sc₂₀C₆₀中空团簇。作为新的“排球烯”的同分异构体,不同于原来的排球烯中的Sc₈C₁₀“子单元”中心是两个相连的碳五元环,新的“排球烯”中Sc₈C₁₀“子单元”的中心是两个相并的碳六元环;新的“排球烯”中,子单元Sc₈C₁₀的排列图案仍然类似于一个经典的排球图案,我们将其命名为“第二类排球烯（Volleyballene-II）”。二、Volleyballene-II能够稳定存在;它与Volleyballene具有相同的点群对称性T_h,并具有相近的键能,键能差约为0.01 eV/atom;它没有虚频,振动频率范围为91.9 cm^-1至1309.8 cm^-1;分子动力学计算结果显示,Volleyballene-II能够保持它的拓扑结构直到有效温度1718.72 K;电子结构的分析给出Volleyballene-II的HOMO–LUMO能隙为0.441 eV;NBO的数据表明钪原子和碳原子之间存在着明显的s-p-d杂化轨道,碳原子之间存在着类sp²杂化;对于二元体系Sc₂₀C₆₀+Sc₂₀C₆₀的键能、结构随团簇间距的变化计算表明,Volleyballene-II能够保持其结构的独立性,在计算的范围内,二元体系存在着平衡间距,结果表明Volleyballene-II可以作为一个稳定的纳米材料的基元。论文的结果表明,Volleyballene-II具有较好的力学稳定性、热稳定性和化学稳定性。Volleyballene-II的提议可以丰富金属碳化物低维材料的种类,为进一步探索它们的性质、制备及其应用提供了参考。