Природа химического связывания атомов скандия и титана с кластерными моделями графена, искривлённого из-за наличия пяти- и семичленных углеродных колец

Abstract

Квантово-химическим методом теории функционала плотности B3LYP/6-31G(p,d) рассчитано молекулярное и электронное строение кластерных моделей графена, искривлённых из-за наличия пяти- и семичленных углеродных колец. Показано, что атомы скандия и титана наиболее предпочтительно взаимодействуют с данными кольцами, чем с шестичленными. При этом атомы металла выступают в качестве доноров, а углеродные кластеры - в качестве акцепторов электрона. Наиболее прочное связывание скандия и титана с пяти- и семичленными кольцами обусловлено тем, что их атомы углерода дают больший вклад в формирование нижних вакантных молекулярных орбиталей кластеров, принимающих электрон с атомов металлов при взаимодействии, чем атомы сопряжённых с ними шестичленных колец.

Molecular and electronic structure of graphene cluster models curved by the presence of five- and seven-fold carbon rings was carried out by quantum-chemical method of density functional theory B3LYP/6-31G(p,d). It was shown that scandium and titanium atoms interact more preferable with these rings than with six-fold ones. At the same time metal atoms act as electron donors, and carbon clusters act as acceptors. Much stronger binding of scandium and titanium by the five- and seven-fold rings can be explained by a fact that their carbon atoms contribute more considerably to the generation of lowest unoccupied molecular orbitals of clusters, accepting electron from metal atoms at the interaction, than atoms of six-fold rings conjugated with other two mentioned types of rings.