Electronic structure of С₆₀ derivatives at π-conjugation breaking in models С₆₀Н₂, С₆₀-С₂Н₄, С₆₀-С₅Н₇N, С₆₀-С-(СН₃)₂, and C₅₉

Abstract

The quantum-chemical calculations were applied for study of changes in the electron structure occurring in fullerene derivatives С₆₀Н₂, С₆₀-С₂Н₄, С₆₀-С₅Н₇N, С₆₀-С-(СН₃)₂, and C₅₉ molecules, which are convenient model objects with a covalent attachment of various types of ligands and also in fullerene C₅₉ formed by radiation irradiation and accompanied by break of π-conjugation in fullerenes С₆₀. Maximum of alternation of the atomic charges of the fullerene molecule is observed near place of the connection of functional groups and the radiation damage. Breaking of the conjugation leads to lowering of С₆₀ symmetry and splitting of degenerated electronic levels, lowering of energy gap, transition of HOMO-LUMO in the absorption spectra becomes allowed and other transitions shifted.

За допомогою квантово-хімічних розрахунків досліджено електронну структуру в молекулахС₆₀Н₂, С₆₀-С₂Н₄, С₆₀-С₅Н₇N, С₆₀-С-(СН₃)₂ та C₅₉, які є зручними модельними об’єктами для вивчення змін, що відбуваються у фулеренах при ковалентному під’єднанні до них лігандів різного типу, а також у фулерені C₅₉, що утворюється при радіаційному опроміненні і що супроводжується розривом π-спряження у фулеренах С₆₀. Показано, що відбувається порушення рівномірного розподілу зарядів атомів молекули фулерену, а в околі місця під’єднання функціональних груп та радіаційного пошкодження спостерігається максимальне чергування знаків зарядів на атомах вуглецю. Розщеплення вироджених електронних рівнів фулерену приводить до зменшення енергетичної щілини та зняття заборони на перехід НОМО-LUMO у спектрах поглинання.

С помощью квантово-химических расчетов исследована электронная структура в молекулах С₆₀Н₂, С₆₀-С₂Н₄, С₆₀-С₅Н₇N, С₆₀-С-(СН₃)₂, и C₅₉, которые являются удобными модельными объектами для изучения изменений, происходящих в фуллеренах при ковалентном подсоединении к ним лигандов разного типа, а также в фуллерене C₅₉, который образуется при радиационном облучении и сопровождается разрывом π-сопряжения в фуллеренах С₆₀. Показано, что происходит нарушение равномерного распределения зарядов атомов молекулы фуллерена, а в области подсоединения функциональных групп и радиационного повреждения наблюдается максимальное чередование знаков зарядов на атомах углерода. Расщепление вырожденных электронных уровней фуллерена приводит к уменьшению энергетической щели и снятия запрета на переход НОМО-LUMO в спектрах поглощения.