Синтезированы цепочки из фуллеренов С20

После того как в 2000 г. был экспериментально обнаружен наименьший возможный фуллерен С20, (см. рис.1), встал вопрос о возможности существования твердого вещества – фуллерита – на его основе (по аналогии с фуллеритом, состоящим из фуллеренов С60). Теоретические расчеты свидетельствуют о возможности формирования конденсированного состояния из фуллеренов С20 [1], хотя согласия по поводу кристаллической структуры этого гипотетического кластерного вещества пока нет. В отличие от фуллерита С60, в котором отдельные кластеры связаны друг с другом за счет слабого ван-дер-ваальсовского притяжения, межкластерные связи в фуллерите С20 должны иметь, согласно теории, ковалентную природу.

Fulleren_C20.gif Рис. 1. Фуллерен С20

Сообщения [2,3] о синтезе кристаллов C20 пока остаются неподтвержденными. Между тем экспериментально наблюдались заряженные димеры (С20) 2+, а также комплексы (С20)N+ c N = 3 – 13 [4]. В работе [5] высказано предположение, что эти комплексы представляют собой квазиодномерные цепочки. Численные расчеты показали, что межкластерные связи в таких цепочках могут быть различных типов (рис.2).

Vozmozhnye_tipy_svjazey.gif Возможные типы межкластерных связей в цепочках из фуллеренов С20

С энергетической точки зрения наиболее выгодны так называемые open-[2+2] связи, (рис.2a). Эта конфигурация является метастабильной: утрата «цепочечно-кластерной структуры» может происходить по трем каналам – из-за распада одного из фуллеренов, слияния двух фуллеренов в кластер C40 и из-за разрыва цепочки. Тем не менее моделирование «жизни» цепочек при конечной температуре методом молекулярной динамики свидетельствует об их достаточно высокой устойчивости: высота минимального энергетического барьера, препятствующего разрушению цепочки, составляет около 2 эВ. Оценка времени жизни при комнатной температуре дает t ~ 107 сек.

1. H. Prinzbach et al. Nature 407, 60 (2000)

2. Z. Wang et al. Phys., Lett. A 280, 351 (2001)

3. Z. Iqbal et al. Eur. Phys. J. B 31, 509 (2003)

4. R. Ehlich et al. J. Chem. Phys. 115, 5830 (2001)

5. О. Опенов и др., Письма в ЖЭТФ 85, 418 (2007)

Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

ПерсТ: Фуллерены и нанотрубки