Геометрическая, электронная структура, оптические и спиновые свойства эндофуллеренов лантаноидов

• Автор: Крисилов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы
1.1 Фуллерены
1.1.1 Геометрическая структура фудлеренов
1.2 Эндофуллерены
1.2.1 Геометрическая структура эндофуллеренов
1.3 Получение фуллеренов и эндофуллеренов
1.3.1 Получение металлофуллеренов
1.4 Особенности взаимодействия атома металла с углеродным каркасом
1.5 Ab initio моделирование эндофуллеренов
1.5.1 Ab initio моделирование металлофуллеренов
1.5.2 Ab initio моделирование эндофуллеренов неметаллов - N,

1.6 Магнитные и спиновые свойства эндофуллеренов
1.6.1 Спиновая протечка
1.7 Кластеризация эндофуллеренов, наночастицы
1.8 Оптические и ионизационные характеристики эндофуллеренов
1.8.1 Гигантский Раман-эффект
1.9 Применение эндофуллеренов
1.10 Свойства атомов лантаноидов

2 Методы неэмпирических расчетов свойств молекул
2.1 Одноэлектронные уравнения для молекул
2.1.1 Самосогласованное поле
2.1.2 Метод Хартри-Фока
2.2 Одноэлектронные энергии
2.3 Метод Хартри-Фока-Рутаана. Приближение МО Л КАО
2.4 Наборы базисных функции
2.4.1 Минимальный базисный набор
2.4.2 Расширенные базисные наборы
2.4.3 Базисные наборы с эффективным потенциалом остовных
электронов
2.5 Теория функционала плотности(гВЕТ, иВРТ)
2.6 Выбор и обоснование метода расчета
3 Структура и оптический спектр катиона [Се@ Сбо]+
3.1 Равновесная геометрическая и электронная структура
3.1.1 Поляризация эндофуллерсна, распределение зарядов на
углеродном каркасе
3.1.2 Локализация электронной плотности высших запятых
орбиталей, вклад состояний с различными орбитальными моментами
3.1.3 Ионизационные характеристики [Се@Сбо]+
3.2 Оптические и ультрафиолетовые спектры
4 Геометрическая и электронная структура эндофуллеренов лантаноидов Ьп@Сбо
4.1 Два типа эндофуллеренов лантаноидов
4.1.1 Эндофуллерены первого типа ЬаСЮео — Оу@Сео
4.1.2 Эндофуллерены второго типа НоСЮео — Ьи@Сво
4.2 Анализ спиновых свойств

4.2.1 Эффект спиновой протечки в эндофуллеренах лантаноидов
4.2.2 Локализация неспаренных электронов и стабильность эн-дофуллеренов
Заключение
Литература

ков (С<ШС82 или 1)у@С$2 в ЭШКТ) удается получить полевые транзисторы с обоими типами проводимости, р и п [89]. Квантово-химическому описанию свойств подобных структур посвящены работы российских ученых [90]. Были проанализированы электронные свойства Тй'Сао в одностенных нанотрубках и показано, что тип проводимости наностручков существенно зависит от типа инкапсулированного изомера эндофуллерена. Создание низкоразмерных устройств на основе эндофуллеренов открывает новые перспективы в области наноэлектроники и оптоэлектроники [64].
Прозрачность фуллереновой оболочки к электронной спиновой плотности ("спиновая протечка") может послужить важным фактором в плане применений М@С2п как базовых элементов для создания молекулярных магнитов, "спиновых затворов" и т.п.
Одна из наиболее важных областей применения эндофуллеренов лантаноидов — это ЯМР-томография. Чтобы получить томографическую картину с высоким разрешением, необходимо применение так называемых контрастирующих веществ, молекулы которых способны ускорять релаксацию протонов воды. В качестве таких веществ в клинике применяются растворимые в воде хелатные комплексы гадолиния, например, с диэтилентриаминпентауксус-ной кислотой (магиевист), поскольку ион С(13+, благодаря высокому значению электронного спина 5 = 7/2, служит эффективным ускорителем ЯМР-релаксации (имеет высокую релаксивиость). Спиновая протечка открывает перспективы для применения эндоэдральных производных лантаноидов в качестве контрастирующих веществ в ЯМР-томографии [91, 92]. Релаксивиость гидроксилироватшого производного эндофуллерена гадолиния, Сс1@Сз2(ОН)п с п < 27, в водных растворах оказалась в 10 раз выше, чем у магневиста. Высокая релаксивиость эндофуллеренов гадолиния обусловлена делокализацией неспаренных электронов на углеродном каркасе фуллерена и наличием ненулевой спиновой плотности за пределами эндофуллерена [65]. В настоящее время синтезированы контрастирующие вещества на основе раствори-