Борний фулерен

Після відкриття фулерена С60 були зроблені численні спроби виготовити сферообразные наноструктури такого типу і з інших хімічних елементів, у тому числі з бору.

Дослідження аніонів Bn’показали, що при n ≤ 36 найбільш стійкими (мають мінімальну енергію) є двовимірні ізомери. До такого ж висновку прийшли автори роботи [1], які вивчали кластери B40 методом фотоелектронної спектроскопії. На цей раз, однак, в кластерному пучку (утворюється при лазерному випаровуванні мішені) були виявлені і фулерени, що мали, правда, трохи більш високу енергію. Розрахунки з перших принципів показали, що для нейтральних кластерів B40 послідовність розташування ізомерів на енергетичній шкалі змінюється, і фулерен B40 стає вже не метастабільним, а стійким (див. рис.).

Структура і енергетика заряджених (a) та нейтральних (b) кластерів B40.
В обох випадках за початок відліку прийнята енергія самого стійкого ізомеру.

На відміну від класичних фулеренів з шести – і п’ятикутними гранями, у фулерену B40 (який в [1] пропонують назвати “боросференом”) є 48 трикутних граней, 2 шестикутні і 4 семикутні. Валентні електрони (по три від кожного атома) утворюють 60 делокализованных зв’язків (48 s і 12 p), а звичні двухцентровые локалізовані зв’язку відсутні. Щілина HOMO-LUMO становить 3.13 ев. За даними молекулярної динаміки, при нагріванні до 1000 До фулерен B40 зберігає свою структуру протягом принаймні кількох тисяч періодів коливань. Із-за малої кількості електронів у атомів бору в конденсованій фазі повинно мати місце сильне ковалентное взаємодія сусідніх фулеренів B40, що ускладнить виготовлення з них об’ємних матеріалів зразок фулериту С60. Попередні розрахунки вказують на можливість існування эндоэдральных фулеренів M@В40 з M = Ca, Y, La.

 

1. H.-J. Zhai et al., Nature Chem. 6, 727 (2014).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *