Комплексоутворення та полімеризація фуллеритів С₆₀ при леґуванні металами

Abstract

За допомогою програмного пакета Gaussian-03 методою Гартрі—Фока здійснено геометричну оптимізацію комплексів фуллеренів С₆₀ з металами Ti, Fe, Sn, Cu і атомами вуглецю, а також полімерних комплексів С₆₀—Ті—С₆₀, С₆₀—Sn—С₆₀, С₆₀—С—С₆₀, виконано аналізу розподілу на них зарядів і розраховано коливні спектри. Виникнення стабільних комплексів молекуль фуллеренів С₆₀ з атомами нелужних металів і вуглецем вносить суттєві зміни в поведінку коливних спектрів у порівнянні з аналогічними спектрами чистих фуллеритів, що вказує на перебудову їх структури. Експериментально досліджено вплив леґування атомами металів Ti, Fe, In, Bi, Sn, Cu на структурні, коливні, електронні властивості плівок С₆₀. Зміни Рентґенової дифракції, спектрів інфрачервоного (ІЧ) вбирання, комбінаційного розсіяння світла (КРС) та фотолюмінесценції вказують на виникнення Кулонової взаємодії між молекулями за рахунок утворення полімерних ланцюгів з металами.

При помощи программного пакета Gaussian-03 методом Хартри—Фока осуществлена геометрическая оптимизация комплексов фуллеренов С₆₀ с металлами Ti, Fe, Sn, Cu и атомами углерода, а также полимерных комплексов С₆₀—Ті—С₆₀, С₆₀—Sn—С₆₀, С₆₀—С—С₆₀, выполнен анализ распределения на них зарядов и рассчитаны колебательные спектры. Возникновение стабильных комплексов молекул фуллеренов С₆₀ с атомами нещёлочных металлов и углеродом вносит существенные изменения в поведение колебательных спектров по сравнению с аналогичными спектрами чистых фуллеренов, что указывает на перестройку их структуры. Экспериментально исследовано влияние легирования атомами металлов Ti, Fe, In, Bi, Sn, Cu на структурные, колебательные, электронные свойства плёнок С₆₀. Изменения рентгеновской дифракции, спектров инфракрасного поглощения, комбинационного рассеяния света и фотолюминесценции указывают на возникновение кулоновского взаимодействия между молекулами за счёт образования полимерных цепей с металлами.

Geometry optimization of the complexes of C60 fullerenes with metals (Ti, Fe, Sn, Cu) and carbon atoms as well as the С₆₀—Ti—С₆₀, С₆₀—Sn—С₆₀, С₆₀—С—С₆₀ polymer complexes is performed by the Hartree—Fock method using the Gaussian-03 program package. Analysis of charge distribution and vibrational spectra is carried out. Formation of stable complexes of С₆₀ fullerenes with non-alkaline metal atoms leads to changes in vibrational spectra. Influence of metal atoms (Ti, Fe, In, Bi, Sn, Cu) on the structural, vibrational, electronic properties of С₆₀ films is studied experimentally. Changes in x-ray diffraction, vibrational and infrared absorption spectra point on appearance of the Coulomb interaction between molecules due to formation of polymer chains with metals.