Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

18.01.2018
14:52

Климатологи назвали первые точные оценки температур в следующем веке

18.01.2018
13:35

В Млечном Пути нашлись остатки 11 погибших галактик

18.01.2018
13:29

Раскрыта загадка самого яркого космического взрыва в истории

17.01.2018
17:39

Креативность объяснили сотрудничеством трех нейронных сетей мозга

17.01.2018
17:36

Томские физики разрабатывают левитационный 3D-принтер

17.01.2018
17:30

Немецкий дизайнер разработал складное колесо

17.01.2018
17:24

Умные стекла будут обогревать здания

17.01.2018
17:08

Астрономы впервые нашли неактивную черную дыру звездной массы в шаровом скоплении

17.01.2018
17:04

Компьютерное моделирование пообещало фуллеренам почти вечную жизнь

    Ученые из НИЯУ МИФИ смоделировали молекулы, которые получаются при замещении в фуллерене C20 атомов углерода атомами азота, изучили образование дефектов в соединениях и рассчитали продолжительность их жизни. Статья опубликована в Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures.

    Углерод образует огромное количество аллотропных соединений, обладающих самыми разными свойствами. Особый интерес представляют фуллерены — огромные молекулы, которые содержат от двадцати до нескольких сотен атомов углерода. Впервые фуллерены получили в 1985 году во время наблюдения за парами облучаемого лазером графита, в 1996 году первооткрывателям фуллеренов была присуждена присуждена Нобелевская премия по химии. Подробнее почитать про «обличия» углерода, в том числе про фуллерены, можно в нашей статье.

    Помимо «чистых» фуллеренов, состоящих только из атомов углерода, ученые изучают и более сложные соединения, в которых углерод оказывается заменен атомами других химических элементов. Особенно удобно использовать в качестве замены атомы с близкими массами и свойствами, например, азот или бор. Так, длина связей в чистых фуллеренах практически совпадает с расстоянием между атомами углерода и азота в триметиламине, что позволяет атомам азота замещать атомы углерода без существенных изменений структуры фуллерена. В то же время, такое замещение сказывается на электронных и химических свойствах материала. Предполагается, что подобные материалы найдут применение во многих наноэлектронных приборах.

    Простейшим фуллереном является молекула C20, в которой атомы углерода выстроены в вершинах икосаэдра. Известно, что при комнатной температуре время жизни этой молекулы очень велико (так что его можно считать бесконечным), а образование в ней дефектов было хорошо изучено в рамках полуэмпирической молекулярной динамики и вычислений «из первых принципов». Тем не менее, замещение отдельных атомов углерода атомами азота может привести к существенному изменению свойств соединений. И хотя системы C20−nNn сейчас тоже активно изучаются, образование дефектов в них еще не исследовалась.

    В новой статье ученые Константин Катин и Михаил Маслов исследовали свойства таких соединений фуллерена C20, в которых от одного до трех атомов углерода были заменены на атомы азота. Для этого они численно смоделировали различные соединения и нашли конфигурации с минимальной энергией с помощью программы TeraChem, которая опирается на теорию функционала плотности (DFT). При этом стоит учесть, что свойства соединений C18N2 и C17N3 зависят не только от молекулярного состава, но и от конфигурации (поскольку для них существует несколько изомеров). Свойства изомеров C18N2 ученые изучили по отдельности, а для C17N3 они рассмотрели только одну конфигурацию, в которой атомы азота находятся на максимальном отдалении друг от друга (смотри рисунок).

    Для начала исследователи рассчитали, как замещение углерода азотом сказывается на свойствах фуллерена, например, на энергетический зазор между сильно и слабо заполненными электронными оболочками (так называемый HOMO-LUMO gap). Оказалось, что в изомерах C18N2 этот зазор немного больше, чем в чистом C20, а в соединениях C19N и C17N3 он, наоборот, в несколько раз меньше.

    Затем химики изучили процесс образования дефектов в подобных соединениях. Согласно с предыдущими теоретическими исследованиями, наименьшую энергию активации в таких соединениях имеют дефекты Стоуна-Уэйлса, которые могут быть рассмотрены как поворот связи углерод—углерод вокруг своего центра на 90 градусов. Оказалось, что у соединений с азотом энергия активации значительно меньше, чем у чистого фуллерена. Так, для C19N она составила примерно 2,98 электронвольт, для различных изомеров C18N2 — от 3,51 до 2,21 электронвольт, а для C20 — 4,93 электронвольт. Такое падение энергии, скорее всего, вызвано тем, что в первую очередь в подобных соединениях разрушается связь между атомами азота и углерода.

    Наконец, ученые пересчитали эти значения энергии во время жизни молекул, используя закон Аррениуса. При комнатной температуре падение энергии активации при замещении атомов углерода атомами азота несущественно: время жизни молекул уменьшается, но остается достаточно большим, чтобы его можно было положить бесконечности. Например, время жизни C20 примерно равно 1067 секунд, а C17N3 — 1021 секунд. Другими словами, при комнатной температуре все исследованные соединения остаются стабильными. Однако при больших температурах (порядка 500 градусов Цельсия) эта разница уже более заметна, и хотя чистый фуллерен все так же остается стабильным, молекулы с азотом распадаются (точнее, полимеризуются) за время от одной секунды до нескольких десятков минут.

    Кроме того, аналогичным образом ученые смоделировали соединение C19B, в котором замещающим элементом выступает бор, а не азот. Энергия активации в этом случае практически не отличается от энергии для чистого C20 и составляет около 4,47 электронвольт. Это значит, что замещение атомов углерода на атомы бора слабо влияет на свойства соединений (в частности, на время жизни).

    Теория функционала плотности часто применяется учеными для численного исследования свойств различных молекул. Например, с помощью этой теории Китайские химики рассчитали параметры соединения углерода и скандия, похожего на фуллерен и напоминающего волейбольный мяч. А Бельгийские исследователи показали, что хотя фуллерен C50 удовлетворяет критерию суперароматичности, он таковым не является.

    По информации https://nplus1.ru/news/2018/01/16/MEPhI-fullerene

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

17.01.2018
17:00

Российские ученые разработали миллисекундный газовый микроактуатор

17.01.2018
16:51

Учёные МГУ определили здоровье космонавтов по выдыхаемому воздуху

17.01.2018
16:06

На суперкомпьютере ТГУ смоделировали химические процессы, которые происходят в экзосферах Луны и Меркурия

17.01.2018
15:51

Астрономы зафиксировали двойной выброс материи из черной дыры

17.01.2018
15:48

Разведывательные микродроны умещаются на ладони

17.01.2018
14:08

Новая статья в Nature совершит переворот в теории эволюции звезд

17.01.2018
14:02

Ученые нашли новый предел максимальной массы нейтронной звезды

17.01.2018
13:53

Сейсмологи усомнились в том, что полнолуния усиливают землетрясения

17.01.2018
13:47

Левитация без магии: как физики заставляют предметы парить в воздухе

17.01.2018
13:24

В Мексике обнаружили крупнейшую в мире затопленную пещеру

17.01.2018
13:20

"Хаббл" взвесил самое тяжёлое скопление галактик Вселенной

<< 471|472|473|474|475|476|477|478|479|480 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList