Вуглецеві капсули для зберігання газів

В роботі [1] зроблена чергова спроба підібратися до функціональних матеріалів, здатних накопичувати різні гази. На цей раз роль “сховищ” відведено, так званим, вуглецевим капсулам або просто вуглецевим нанотрубок різної хіральності, закритим половинками фулеренів з обох країв (див. рис.). На першому етапі за допомогою програмного комплексу SIESTA в рамках теорії функціонала щільності автори розглянули повний спектр їх властивостей: геометричні, енергетичні, електронні та оптичні.

Наприклад, дослідники показали, що енергія зв’язку підвищується із збільшенням довжини зразків (що свідчить про збільшення термодинамічної стійкості), а величина діелектричної щілини, навпаки, зменшується. Потім автори заповнили одну з найбільших капсул C460 молекулами газів: водню H2 і вуглекислого газу CO2 (див. рис.).

Оптимізовані геометрії эндоэдральных комплексів –
вуглецевих капсул C460 з молекулами H2 (верх) та CO2 (низ) всередині

 

Виконавши оптимізацію геометрії вже эндоэдральных комплексів, дослідники приступили до молекулярно-динамічних розрахунків, на підставі результатів яких вони прийшли до висновку, що ці наносистеми володіють досить високою кінетичною стабільністю. Молекулярну динаміку проводили при кімнатній температурі (300 K) протягом 1000 фс. За цей час зразки не зруйнувалися, зберігаючи свою первісну структуру. Однак автори відзначають, що наявність молекул газів всередині капсул змінює їх електронні та оптичні властивості. За оцінками дослідників C460 здатні запасати значна кількість H2 і CO2: 7.69 і 28.08 вагу.%, відповідно. Тому автори припускають, що саме вуглецеві капсули стануть надалі ідеальним функціональним наноматериалом для зберігання легких газів.

 

1. A. K. Manna and S. K. Pati, Chem. Phys. 426, 23 (2013).

Залишити відповідь

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