Карти розподілу молекулярного електростатичного потенціалу в дефектній вуглецевій нанотрубці типу (8,0): квантовохімічне дослідження

Abstract

Виходячи з хвильової функції, одержаної квантово-хімічними розрахунками властивостей вуглецевої нанотрубки типу (8,0) з дефектами вакансійного типу побудовано карти розподілу молекулярного електростатичного потенціалу (МЕСП) в площинах, що проходять через діаметр нанотрубки і перпендикулярно до нормалі проведеної через точковий дефект. Показано, що характер розподілу потенціалу є майже незмінний в усіх випадках розміщення вакансій: ззовні і всередині стінок вуглецевих нанотрубок наявні області від’ємних значень потенціалу, в той час як ділянки поблизу входу в нанотрубку характеризуються його позитивними значеннями. Розміщення дефектів поблизу порту вуглецевої нанотрубки (в першому гексагональному поясі) спричиняє значний (до 50%) ріст від’ємних значень МЕСП (від -20…-24 кДж/моль до -32…-34 кДж/моль) в середині ВНТ поблизу її порту. Такий вплив дефекту типу вакансії створює передумови для синтезу ВНТ з наперед заданими властивостями.

Maps of the distribution of molecular electrostatic potential (MESP) in planes passing through the nanotube diameter and perpendicular to the normal drawn through the point defect were constructed based on the wave function, obtaining due to quantum-chemical calculations of properties carbon nanotube type (8.0) with defects of the vacancy type. It is shown that the distribution is nearly constant in all cases of placement vacancies: the outside and inside of walls of the carbon nanotubes are negative values, while the area near the entrance to the nanotube characterized by its positive values. Accommodation near port’s defects of carbon nanotubes (in the first hexagonal zone) causes considerable (50%) growth MESP negative values (-20 ... -24 kJ / mol to -32 ... -34 kJ / mol) in the middle of carbon nanotube nearby port. Such vacancy defects create conditions for the synthesis of carbon nanotubes with predetermined properties.

Исходя из волновой функции, полученной квантово-химическими расчетами свойств углеродной нанотрубки типа (8,0) с дефектами вакансионного типа построены карты распределения молекулярного электростатического потенциала (МЭСП) в плоскостях, проходящих через диаметр нанотрубки и перпендикулярно к нормали проведенной через точечный дефект. Показано, что характер распределения потенциала почти неизменный во всех случаях размещения вакансий: снаружи и внутри стенок углеродных нанотрубок имеются области отрицательных значений потенциала, в то время как участки у входа в нанотрубку характеризуются его положительными значениями. Размещение дефектов вблизи порта углеродной нанотрубки (в первом гексагональной поясе) влечет значительный (до 50%) рост отрицательных значений МЭСП (от -20 ... -24 кДж/моль до -32 ... -34 кДж/моль) в середине УНТ вблизи ее порта. Такое влияние дефекта типа вакансии создает предпосылки для синтеза УНТ с заданными свойствами.