Моделирование квазиодномерных олигомеров на основе Кубейна C8H8

М. М. МАСЛОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАЗИОДНОМЕРНЫХ ОЛИГОМЕРОВ НА ОСНОВЕ КУБЕЙНА C8H8

Методом сильной связи рассчитаны структурные и энергетические характеристики одномерных цепочек, состоящих из производных от кубейна C8H8 кластеров.

С момента своего синтеза молекула кубейна C8H8 [1] привлекает внимание исследователей благодаря своим уникальным свойствам и широкими возможностями применения. Особый интерес представляет исследование молекулярного кристалла s-C8H8, образованного кластерами кубейна, по аналогии с фуллеритом на основе кластеров C60.

В настоящей работе исследовались различные квазиодномерные цепочки, состоящие из производных от кубейна кластеров, которые являются строительными блоками для создания материалов с уникальными структурными и энергетическими свойствами, а также возможностью дальнейшего практического применения. Мы ограничились рассмотрением линейных и зигзагообразных цепочек (рис. 1).

а б

Рис. 1. Фрагменты одномерных цепочек: линейная (а), зигзагообразная (б)

Для исследования геометрических характеристик цепочек, а также для расчета энергий связи Eb кластеров в цепочке мы использовали метод сильной связи с модифицированным межатомным потенциалом, предложенным в работе [2]. Значения Eb вычислялись по формуле Eb[eV/cluster]={(Ncluster–2)E(C8H6)+2E(C8H7)–Etot(chain)}/Ncluster, где Ncluster – число кластеров в цепочке, Etot(chain) – полная энергия цепочки, E(C8H6) и E(C8H7) – энергии одиночных кластеров C8H6 и C8H7, соответственно. Заметим, что конфигурация кластера C8H6 определяется типом цепочки.

На рис. 2 представлены графики зависимости энергии связи кластеров в цепочке от обратного числа кластеров в системе для исследуемых типов олигомеров. Экстраполяцией 1/Ncluster → 0 определены значения энергий связи в макроскопических структурах (Ncluster >> 1). Они составили Eb ≈ 4.58 eV/cluster для линейной цепочки и Eb ≈ 4.89 eV/cluster – для зигзагообразной, соответственно.

Рис. 2. Графики зависимости энергии связи Eb кластеров в цепочке от обратного числа кластеров 1/Ncluster в системе. Кружки соответствуют линейным цепочкам, квадраты –

зигзагообразным цепочкам

Работа выполнена в рамках проекта «НОЦ фундаментальных исследований материи в экстремальных состояниях».

Список литературы

1. Eaton P. E., Cole T. W., Jr. The Cubane System // J. Am. Chem. Soc. 1964. V. 86. P. 962 – 964.

2. , , Опенов метод сильной связи для углеводородных соединений // Инженерная физика. 2007. № 5. С. 42 – 49.