Фуллерены и атомные кластеры

В продуктах синтеза, сопутствующих образованию фуллеренов, обнаружен турбостратный графит и нанотрубы. Синтезированы фуллереновые кластеры, содержащие никель (исследование проводилось методом ЭПР). Получены 3 сольвата фуллерена с хлороформом и определены их структуры. Установлено, что сольваты имеют гексагональную примитивную элементарную ячейку, в отличие от чистых С₆₀ и С₇₀ (кубическая гранецентрированная).

Модель кристаллической структуры C₆₀·2(CHCl₃).
а) Общий вид. b) Вид с верху вдоль оси c.
Пунктир – возможные ориентации молекул хлороформа.

Параметры структуры сольватов фуллеренов

Высокотемпературная сверхпроводимость

В рамках проекта «Электронная и атомная структуры перспективных сверхпроводящих углеродных наноструктур» Неэмпирическим методом Хартри-Фока в базисе 3-21G рассчитаны электронная структура и равновесная атомная геометрия эндоэдральных комплексов (Li@C₆₀)⁺, Li₂@C₆₀ и Zn@C₆₀. Показано, что в эндоэдральном комплексе Li⁺C₆₀ ион Li⁺ смещается на расстояние 0.12 nm из центра С₆₀ к центрам углеродных шестиугольников и пятиугольников. В димере Li₂, помещенном внутрь С₆₀, наблюдается увеличение расстояния между атомами лития на 0.02 nm по сравнению со свободным димером. Атом цинка является практически несвязанным и жестко находится в центре сферы. Высота потенциальных барьеров при смещении атома цинка к углеродным стенкам велика и достигает порядка тысячи градусов Кельвина. При достаточно низких температурах (от 4 до 78 К) ионы (Li_n, n = 1 ÷ 3), атомы (He_n, n = 2 ÷ 4) и молекулы (H₂) – гости, находящиеся внутри фуллереновых сфер, – приобретают орбитальный момент за счет коррелированного движения ядер над низкоэнергетическими барьерами потенциальной поверхности внутри углеродной сферы. Возникновение орбитальных моментов ядер атомов и молекул-гостей объяснено изменением вклада орбитального электронного момента в потенциальную поверхность комплексов. Движение ионов Li внутри приводит к размыванию потолка валентной зоны и к появлению волны зарядовой поляризации углеродной сферы.

Электронная структура 16 стоп-кадров динамического кино, наложенных друг на друга и сделанных с шагом 0.01 ps (четверть оборота димера Li₂), рассчитанного для комплекса Li₂@C₆₀ при температуре 300 К. Видно, что верхняя заполненная орбиталь (внедренное электронное состояние) меняет свое положение с амплитудой 1 эВ.
На вставке – увеличенное внедренное состояние.

Фундаментальная спектроскопия

В рамках Проекта № 2.3 «Спектроскопия кристаллов и композитных структур на их основе» выполнены следующие исследования:

Для двумерной мезофазы дискотического жидкого кристалла обнаружен и исследован аналог давыдовского расщепления поляризованных полос спектра поглощения за счет резонансных межмолекулярных взаимодействий.

С использованием разработанной ранее установки регистрации спектров комбинационного рассеяния в условиях сильных шумов выполнены исследования динамики решетки кристалла CsScF₄ в широком интервале температур и давлений. Обнаружена конденсация мягкой фононной моды при высокотемпературном переходе между тетрагональными фазами (показана на рисунке), найден новый фазовый переход в низкосимметричную фазу высокого давления. На основании проведенного предварительного анализа сделаны предположения о возможной симметрии и структуре этой фазы.

Конденсация мягкой фононной моды, индуцирующая фазовый переход между высокотемпературными фазами кристалла CsScF₄.

Проведены исследования гистерезисного характера процесса переориентации капель холестерика в электрооптически бистабильных композитных пленках, используемых для термооптической записи информации. Показано, что для используемого состава жидкокристаллической смеси величины порогового поля и поля насыщения для прямой и обратной ветви гистерезиса не проявляют существенной зависимости от размера капель, а определяются в основном значением шага холестерической спирали.