Fullerenforbindelser gjort simuleringsklare

Hvad i verden med smarte nanomaterialer er bredt tilgængeligt, meget symmetrisk og billig? Hule kulstofstrukturer, formet som en fodbold, kaldet fullerener. Deres applikationer spænder fra kunstig fotosyntese og ikke -lineær optik til produktion af fotoaktive film og nanostrukturer. For at gøre dem endnu mere fleksible, fullerener kan kombineres med tilføjede nanostrukturer. I en ny undersøgelse offentliggjort i EPJ D. , Kirill B. Agapev fra ITMO University, Sankt Petersborg, Rusland, og kolleger har udviklet en metode, der kan bruges til fremtidige simuleringer af fullerenkomplekser og dermed hjælpe med at forstå deres egenskaber.

På grund af den høje affinitet til elektronen og den lave omlejringsenergi, fulderener, og især C60 har en tendens til at spille rollen som elektronacceptorer. Specifikke polymerer kan derfor overføre elektroner til kernen i fulleren C60. For eksempel, den bedst kendte donor-acceptor-forbindelse, der involverer C60, er blevet brugt i fotoelektriske solceller. I dette studie, forfatterne foreslår derfor en ny model, der viser variationer af C60 fulleren (i dens negative ionform (C60-), neutral form (C60), og positivt ladet ionform (C60+)), der kan bruges i simuleringer af molekylær dynamik. Især, forstå dens energi - omtalt som elektrostatisk potentiel energi, eller pseudopotential, som afhænger af molekylets korrelationsniveau med dets elektroner - kan lette efterfølgende undersøgelser af disse komplekse forbindelser.

Agapev og kolleger har udviklet en model, der er baseret på elektroniske ladningstætheder, der beregnes fra bunden. Ved at beregne den samlede elektrostatiske potentielle energi i gennemsnit over hele kuglen i fullerenmolekylet og deres afhængighed over afstanden fra molekylets centrum, forfatterne giver en model for energispredning af elektroner i de forskellige former for fullerenmolekylerne. De viser, at elektronkorrelationer, kombineret med faldet i elektronisk tæthed, gøre den potentielle energi godt for elektroner dybere.