Энергетический Спектр Изомера N 3 Фуллерена C-=sub=-82-=/Sub=- Симметрии C-=sub=-2-=/Sub=-

Abstract

В рамках модели Хаббарда в приближении статических флуктуаций вычислен энергетический спектр фуллерена C 82 (изомер № 3 симметрии C 2 ). На основе энергетического спектра смоделированы спектры оптического поглощения данного изомера в нейтральном и анионных состояниях c одним, двумя, тремя и четырьмя дополнительными электронами. Проведено сравнение расчетных оптических спектров в нейтральном и моноанионном состояниях с известными экспериментальными спектрами.Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 14-08-00824-a, 16-03-00810-a) и гранта МарГУ № 2014-003a. DOI: 10.21883/FTT.2017.01.43974.194 ВведениеВысшие фуллерены начиная с фуллерена C 78 имеют пять и большее число изомеров, подчиняющихся пра-вилу изолированных пятиугольников. Согласно этому правилу, наиболее устойчивыми являются те изомеры, в которых каждый пятиугольник окружен шестиугольни-ками. Фуллерен C 82 имеет девять таких изомеров. Среди этих изомеров имеется лишь один, который получен при электродуговом синтезе и выделен в чистом виде [1,2]. Этот изомер, охарактеризованный как изомер № 3 согласно атласу фуллеренов [3], имеет симметрию груп-пы C 2 и экспериментально исследован спектроскопиче-скими методами в нейтральном и моноанионном состо-яниях в результате реакции при взаимодействии с до-нором электронов тетракис(диметиламино)этиленом [1]. В анионном состоянии фуллерен C 82 (C 2 ) с зарядом от −2 до −4 был последовательно сгенерирован элек-трохимическим методом, и при комнатной температуре в растворе o-дихлорбензола были зарегистрированы оп-тические спектры поглощения анионов [2]. Однако, как отмечают авторы, эти спектры не отражают реальной картины, поскольку в растворе одновременно могут присутствовать анионы в различных зарядовых состоя-ниях. Таким образом, в настоящее время эксперимен-тальные оптические спектры поглощения анионов C Другие синтезированные изомеры фуллерена C 82 , та-кие как C s (№ 6), C 3v (№ 8), C 2v (№ 9), существуют лишь в виде эндоэдральных комплексов c внедренными внутрь каркаса фуллерена атомами или молекулами, со-держащими металлы третьей группы и лантаноиды [4][5][6][7]. Ранее нами в рамках модели Хаббарда [8,9] на основе энергетических спектров фуллерена C 82 (изомеры C 2v и C s ) были смоделированы спектры оптического по-глощения эндоэдральных фуллеренов Ho@C 82 , Gd@C 82 и Gd 2 C 2 @C 82 , которые имели хорошее согласие с экспериментальными спектрами. В рамках предложен-ной модели расчет оптических спектров поглощения эндоэдральных фуллеренов был выполнен в предполо-жении, что внедренная в углеродный каркас частица выступала донором электронов, передаваемых на фулле-реновую оболочку. Расчетные оптические спектры моде-лировались при разной величине передаваемого заряда (от одного электрона до четырех). Апробация модели Хаббарда в случае эндоэдральных фуллеренов показала хорошее совпадение расчетных и экспериментальных спектров оптического поглощения (СОП). В [8,9] пока-зано, что π-электронная подсистема фуллеренов может быть описана как сильно коррелированная система, что позволило идентифицировать по...

Электронные И Оптические Свойства Фуллерена С-=sub=-70-=/Sub=- В Рамках Концепции Сильно Коррелированного Состояния

“…В работах [3][4][5][6][7] поглощения дали достаточно хорошее качественное со-гласие с имеющимися экспериментальными данными по этим фуллеренам в области длин волн, больших 350 nm. Выбор длинноволновой области был связан с тем, что в имеющейся литературе нет экспериментальных данных по спектрам оптического поглощения высших фуллеренов в коротковолновой области (< 300 nm).…”

“…Методика вычисления функции Грина, из которой извлекается информация об энергетическом спектре, полностью аналогична примененной в рабо-тах [2][3][4][5][6][7]13]. Результат выполненного в рамках ПСФ расчета для фуллерена C 70 приведен в таблице.…”

“…При модели-ровании учитывались как разрешенные по симметрии, так и запрещенные переходы. Запрещенные переходы выбирались согласно правилам отбора, использовавшим-ся в работах [3][4][5][6][7]. На рис.…”

“…Знание энергетическо-го спектра позволяет объяснить многие свойства систе-мы, а также сделать предсказания на счет областей воз-можного применения новых материалов. В работах [2][3][4][5][6][7] на примере фуллеренов С 60 , С 70 , С 72 , С 80 и С 82 было по-казано, что электронные и оптические свойства фулле-ренов могут быть последовательно объяснены с привле-чением для вычисления их энергетического спектра мо-дели Хаббарда. Это оправдано тем, что в π-электронной подсистеме, в пределах которой, согласно [8], находит-ся граница между верхней заполненной молекулярной орбиталью (ВЗМО) и нижней свободной молекулярной орбиталью (НСМО), кулоновское взаимодействие элек-тронов на одном узле велико.…”

“…Убедительным свидетельством в пользу подхода, раз-виваемого в [2][3][4][5][6][7], является следующее. Спектр оптиче-ского поглощения фуллерена С 60 , измеренный в [11], содержит полосы поглощения при 210 и 260 nm, что соответствует переходам между электронными состо-яниями с разностью энергий ∼ 5−6 eV.…”