КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАХВАТА МОЛЕКУЛЯРНЫХ ДИМЕРОВ C2, N2, O2, Si2, S2 НАНОУГЛЕРОДНЫМ «БРАСЛЕТНЫМ» АКТУАТОРОМ

• Main Authors: Маслова О А, Пяткова А Е, Безносюк С А, Жуковский М С, Жуковская Т М
• Format: Text
• Language: Russian
• Published: Фундаментальные проблемы современного материаловедения 2018
• Subjects: нанотехнологии; наноразмерные актуаторы; одностенные углеродные нанотрубки; двухатомные молекулы; углерод; азот; кислород; кремний; сера; адсорбция; функционал плотности; компьютерное моделирование; Orca
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25712/astu.1811-1416.2018.02.007; http://www.nsmds.ru/journal/1091.html

Компьютерным моделированием методами квантовой химии исследован захват малой по длине и диаметру нанотрубкой углерода (нанобраслетом) двухатомных молекул А2 (А = С, N, O, Si, S). Рассмотрен перпендикулярный к внешней поверхности актюатора «нанобраслета» захват «ручки» для трёх положений посадки молекул: над атомом углерода, над парой атомов углерода и в центр секстета атомов углерода. Для моделирования поверхности потенциальной энергии адсорбции в наносистеме актуатор + молекула использован квантово-химический метод Кона-Шема в приближении локального функционала плотности LDA/ 3-21G (пакет ORCA). Выявлены существенные различия в захвате димеров атомов IV группы второго и третьего периодов (А = С, Si). димера атомов V группы второго периода (А = N) и димеров атомов VI группы второго и третьего периодов (А = O, S). Расчёт показал, что захват оУНТ браслетом молекул С2, Si2 является хемосорбцией с энергиями связи 3.0 эВ и 1.5 эВ, соответственно. В свою очередь, для молекул O2, S2, и N2 энергии взаимодействия с одностенной УНТ составляет 0.5 эВ, 0.4 эВ и 0.2 эВ, что указывает на вариант супра-молекулярной адсорбции. Показано, что выгодным по энергии является захват всех димеров атомов, когда они ориентированы своей осью перпендикулярно к поверхности нанотрубки. Для молекул O2, N2 и S2, предпочтительной является посадка в центр углеродного секстета С6 атомов нанобраслета на расстоянии от поверхности: 2.7 А, 3.0 А и 3.2 А, соответственно. Для молекулы С2 по энергии предпочтительна посадка на пару атомов С-С, а для молекулы Si2 – на атом углерода С. При этом равновесные расстояния от поверхности : №2 (2018)