Изомеры кластера n4 с открытой структурой

,

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

изомеры кластера N4 С открытой структурой

В работе с помощью HF+MP2, MCSCF методов в валентном приближении исследованы “открытые” азотные кластеры N4 c симметриями С2H и СS. Рассчитаны равновесные межатомные расстояния, частоты колебаний, а также найдены переходные состояния, отделяющие изомеры N4 друг от друга и от молекулярной фазы азота.

Существует два основных “открытых” изомера кластера N4: C2H и СS [1,2].

Исследование данных изомеров необходимо для получения теоретических данных об устойчивости Гош-фазы полимерного азота и исследовании методов ее получения. Это связано с тем, что в ряде теоретических моделей, в том числе и предлагаемой нами, синтез полимерного азота проходит через фазу образования зародышей: открытых малых азотных кластеров, близких по структуре к кластерам, исследуемым в данной работе. Также, как показали наши предыдущие вычисления, стабилизация полученного полимерного азота происходит, при наличии на границе Гош-фазы азотных фрагментов сходных по морфологии с кластером N4 с симметрией СS. В численных экспериментах по устойчивости Гош-фазы, распад всегда начинался на ее границе. Поэтому исследование устойчивости и поиск переходных состояний данных кластеров позволит сформулировать технические условия для эксперимента по синтезу полимерного азота, а именно позволит определить энергию активации распада полимерной фазы азота.

В данной работе детально изучен распад триплетных изомеров N4 с симметриями: C2H и СS. Результаты вычислений показали, что минимальной энергией обладает C2H изомер, однако данное состояние крайне неустойчиво и имеет энергию диссоциации около 0.1 эВ. Показано, что состояние с симметрией СS лежит выше на 0.4 эВ, чем состояние с симметрией C2H. При исследовании процесса распада СSN4 были найдены два промежуточных состояния (седловые точки) Ts1 и Ts2. Состояние Ts1 отделяет кластер СSN4 от системы из двух молекул азота N2 и лежит выше локального минимума на 1.4 эВ. Промежуточное состояние Ts2 находится выше локального минимума изомера СS на 0.9 эВ и отделяет его от С2H изомера. Таким образом, учитывая энергию диссоциации С2H можно утверждать, что энергия диссоциации Cs изомера находится в диапазоне 0.9-1.0 эВ, что позволяет говорить о достаточной устойчивости данного изомера.

Список литературы

1. Dunn K. M. and Morokuma K. // J. Chem. Phys., v 102, c. 4

2. A. A. Korkin, Balkova A., Bartlett R. J., Boyd R. J., and Schleyer P. V. // J. Chem. Phys., v 100, c.5