Квантово-механическое моделирование взаимодействия углеродных наноструктур с ионами металлов

Abstract

RU: Предложены квантово-механические модели формирования металлоуглеродных комплексов ионов Co, Ni, Cu, Zn с молекулами фуллерена С60 и одностенными углеродными нанотрубками (ОУНТ) С48. Результаты расчетов показали, что в водных растворах электролитов возможна адсорбция ионов Co, Ni, Cu, Zn на поверхности фуллерена С60 и ОУНТ С48 с образованием стабильных ком- плексов углеродный наноматериал–металл (УНМ–М), причем минимальная энергия комплекса С60–М для ионов кобальта и меди соответствуют положению над центром ячейки С6, для иона ни- келя – над одинарной связью С–С в ячейке С6, а для иона цинка – над атомом углерода С. Опти- мизированные состояния комплексов С48–М соответствуют положению ионов металлов над цен- тром ячейки С6.

EN: In order to investigate a deposition mechanism, authors have proposed a set of quantum chemical models for formation of fullerene C60 and single-wall carbon nanotubes (SWNTs) C48 metal complexes with Co, Ni, Cu, and Zn. Obtained results proving that adsorption of Co, Ni, Cu, Zn ions on a surface of fullerene C60 and SWNT C48 from the aqueous solution of electrolytes is possible with formation of stable metal-doped carbon nanoparticle complexes. Minimum energy complexes of C60–Co and C60–Cu have corresponded to the structure where ion is located above the center of C6 cell. Meanwhile, C60–Ni complex reach a minimum en- ergy when ion is above the middle of a C–C bond, and for C60–Zn complex the most stable conformation is the one when ion is upon the carbon atom. All the optimized structure for metal complexes with C48 has shown ions been located above the C6 cell’s center.