Вуглецеві нанокластери (ВНК) гексагональної форми, обмежені тільки зигзагоподібними краями з дво- та трикратно координованими атомами карбону, володіють підвищеною реакційною здатністю. Не дивлячись на високу симетрію (D6h) таких систем, атоми карбону в них займають нееквівалентні позиції. У зв'язку з цим постає питання щодо визначення таких їх фізико-хімічних характеристик, числове значення яких можна пов'язати з положенням у кластері. Наявність такої характеристики разом із простотою її обчислення надає змогу передбачити властивості нанокластерів одержаних із ВНК, введенням у них одно- та багатоатомних вакансій, або заміщенням атомів карбону електронодонорними чи електроноакцепторними атомами. До такої характеристики відноситься спектр одноелектронних енергій, максимуми в якому однозначно характеризують атоми карбону певного типу. Розглянуто квантовохімічні розрахунки спектрів одноелектронних енергій ВНК С96 гексагональної форми в основному квінтетному (мултиплетність, М = 5) електронному стані та аналогічної за будовою поліароматичної молекули (ПАМ) C96H24, а також їх похідних з однією та двома моновакансіями. Всі розрахунки виконано методом теорії функціонала електронної густини з залученням валентно-розщепленого базисного набору 6-31 G(d, p). Системи з відкритими оболонками розглянуто з використанням обмінно-кореляційного функціонала UB3LYP. Одержані спектри розкладалися по набору гаусових функцій. Розкладання по гаусовим функціям теоретично розрахованого спектра одноелектронних станів в області енергії остовного рівня С1s засвідчив про наявність шести піків, кожен з яких можна віднести до певного типу атомів карбону. Пік із найвищою енергією зв'язування (-285,57 еВ) зумовлений внесками від С1s остовного стану двократно координованих атомів карбону крайового циклічного ланцюжка. С1s орбіталі атомів центрального гексагона (ЦГ) та I циклічного ланцюжка утворюють делокалізовані в різних ділянках кластера молекулярні орбіталі (МО). Аналогічний спектр ПАМ C96H24 дещо зсунутий в область нижчих енергій зв'язування остовного С1s-електрона і містить лише 2 чітко визначених піки. Пік із вищою енергією зв'язування (-284,36 еВ) породжується 1s-станами атомів ЦГ та атомами I циклічного ланцюжка, які зв'язані з атомами ЦГ. Установлена відмінність у спектрах густини одно-електронних станів в інтервалі енергії остовного рівня С1s для ВНК С96 (М = 5) і ПАМ C96H24, очевидно, обумовлена наявністю двох слабко зв'язаних <$E pi>-систем в першому з них та однієї кон'югованої системи в ПАМ. Спектр густини одно-електронних станів дефектвмісного кластера C96-1(1) (М = 3) (із кластера C96 видалено один атом ЦГ) породжується станом С1s атомів карбону II циклічного ланцюга, які розміщуються на різних відстанях від центра кластера. Пік найнижчої інтенсивності (-284,63 еВ) виникає у спектрі як відображення появи у кластері C96-1(1) двократно координованих атомів карбону, які оточують моно вакансію. З аналізу спектра густини одноелектронних станів кластера C96-2(1) в інтервалі енергії остовного рівня С1s видно, що двократно координовані атоми карбону, зосереджені навколо двох моновакансій, є суттєво нееквівалентними. Якщо на двох із них локалізована МО з найнижчою енергією зв'язування, то на третіх атомах, по одному навколо кожної моновакансії, - з найвищою. Спектр одноелектронних станів дефектовмісних молекулярних систем з однією C96-1(1)H24 і двома C96-2(1))H24 моновакансіями подібні до аналогічного спектра ПАМ C96H24. У першому з них з'являється один додатковій максимум, обумовлений С1s атомів, які оточують моновакансію. В другому спектрі присутні 2 додаткових максимуми, кожен з яких породжується остовними С1s станами атомів, сусідніх з індивідуальними вакансіями.

 Наукова періодика України 

---

Додаткова інформація про автора(ів) публікації:
(cписок формується автоматично, до списку можуть бути включені персоналії з подібними іменами або однофамільці)

• Карпенко Оксана Сергіївна (1987–) (фізико-математичні науки)
• Лобанов Віктор Васильович (1945–) (фізико-математичні науки)

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"