受泡利不相容原理支配,当微观分子体系中存在电子未配对占据现象时自旋极化效应就相伴产生,而这在纯碳系统低维结构中也被认为是磁性的重要来源。我们首先汇总了以往涉及到的纯碳体系磁特性研究报道,发现这些磁性的来源基本上是由外来碳原子表面吸附产生,并且发现这些磁性结论基本都是在一维纳米管或二维石墨烯上得到。而这两种低维结构的一个共同特点,是只含有碳原子围起的六边形,如此只存在六边形与六边形相邻的[6,6]结构。而以C₆₀为代表的富勒烯作为一种零维纯碳系统,它与一维纳米管和二维石墨烯的明显区别在于,表面同时存在六边形与六边形相邻的[6,6]结构,也存在六边形与五边形相邻的[5,6]结构。有鉴于此,我们进一步对几个纯碳富勒烯结构的[6,6]和[5,6]结构上吸附碳原子的自旋极化特性进行了研究。让人惊讶的是,在[5,6]结构上的碳原子吸附虽然也是自旋极化的,但却可能会因为电荷转移及电子反平行占据而导致一种比磁性态更稳定的非磁性结构。这也是首次实现了纯碳体系中反常自旋极化效应的预测,并将会有助于理解一些实验探测结果与理论计算结论无法相符合的原因。超原子是一类具有原子般精确轨道特性的团簇,以f电子和p电子关联为基础形成的内嵌金属富勒烯可以构成种类丰富的“超原子”。因为内嵌金属的价电子都和碳笼成键,使得金属的价壳层被满配。其离域的价轨道可以看做超原子轨道1S²,1P⁶,1D¹⁰,2S²...基于这种稳定的超原子团簇,在其表面引入碳吸附缺陷,观察它的电子态和结构将如何变化是非常新颖而有趣的。可以为未来基于超原子的新型功能结构设计提供理论支持。