Расчет структуры ректангулана и суперкубана

Содержание

Введение

1 глава. Литературный обзор.

1.1. Кристаллическая структура углеродных материалов

1.2. Углеродные материалы с алмазоподобной структурой

1.3. Постановка задачи исследования (выход на цель работы и задачи)

2. Методика модельных расчетов

2.1. Выбор методов расчета

2.2. Описание выбранных методов (полуэмпрический квантово-механический метод PM7)

2.3. Апробация метода PM7 (на алмазе)

3. Результаты расчетов и обсуждение

3.1. Расчет структуры ректангулана

3.3. Расчет структуры суперкубана

3.4. Обсуждение результатов исследования

Выводы

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Одним из перспективных направлений получения наноматериалов с новыми свойствами представляется использование алмазоподобных углеродных сред. Углерод является уникальным веществом из-за его способности образовывать связи с разнообразными электронными конфигурациями: sp, sp2 и sp3, и на его основе реализуется ряд кристаллических и некристаллических твердых тел с разнообразными свойствами – от алмаза до полимерного углерода и графита.

В современном материаловедении особый интерес исследователей вызывают пленки аморфного алмазоподобного гидрогенизированного углерода (а-С:Н). Это обусловлено рядом уникальных механических и электронных свойств этих пленок. Существенно, что пленки а-С:Н являются наноструктурированным материалом с эффектом размерного квантования.

В настоящее время установлено, что в качестве наноразмерных объектов в а-С:Н выступают графитоподобные нанокластеры размером от 0,5 до 2 нм с sp2-конфигурацией валентных связей, встроенные в алмазоподобную матрицу с sp3-конфигурацией связей. Графитоподобные нанокластеры рассматривают как вторую фазу в алмазоподобной матрице и считают ответственными за эффекты размерного квантования, наблюдаемые в этих объектах. Соотношение между графито-и алмазоподобными компонентами матрицы определяет физико-химические свойства пленок а-С:Н и, в частности, их электропроводность и оптические свойства.

Предварительные исследования показывают, что модифицирование такой двухфазной системы атомами металлов, химически не взаимодействующих с матрицей, приводит к встраиванию атомов металлов в графитоподобные sp2-кластеры по интеркаляционному механизму. Таким образом, алмазоподобные углеродные материалы, содержащие нанокластеры металлов, представляют новый класс наноструктурированных материалов.

Изменение концентрации нанокластеров путем использования разных условий формирования пленок алмазоподобного углерода, по-видимому, может приводить к структурно-фазовым превращениям в этих пленках и к существенному изменению их физических свойств. Разработка наноматериалов с новыми свойствами на основе алмазоподобных углеродных сред с варьируемой концентрацией собственных и металлических нанокластеров и исследование их влияния на атомную структуру и электронные свойства является в настоящее время одним из наиболее актуальных и чрезвычайно важных направлений исследования в области наноматериалов и нанотехнологий.

Цель работы – изучение структурных модификаций и строения ректагулана и суперкубана.