Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Coalescenţa Nanostructurilor
CCoalescenţa oalescenţa NanostructurilorNanostructurilor
CoordonatorCoordonator ştiinţificştiinţific
Prof. Dr. Mircea V. Prof. Dr. Mircea V. DiudeaDiudea
DoctorandDoctorand
NagyNagy Levente CsabaLevente Csaba
20042004
CuprinsCuprins
NanopeapoziNanopeapoziCoalescenţa FullerenelorCoalescenţa FullerenelorFormarea Formarea TorilorTorilor din DWNTdin DWNT
CoalescenţaCoalescenţa
+Ih C60 Ih C60
DD55dd CC120120
)A[10,0]*)5(56(30 55C−A[10,6]))56(56(120 55C
−
Istoria NanostructurilorIstoria Nanostructurilor
Fullerena CFullerena C6060 -- 1985 H. W. 1985 H. W. KrotoKroto etet alal., ., NatureNature 318, 162.318, 162.Nanotuburi Nanotuburi -- 1991 S. 1991 S. IijimaIijima, , NatureNature 354, 354, 56.56.NanopeapoziNanopeapozi -- 2001 S. 2001 S. BandowBandow etet alal. Chem. . Chem. PhysPhys. . LettLett. 337, 48.. 337, 48.
Coalescenţa în Coalescenţa în NanopeapoziNanopeapozi
Coalescenţa în Coalescenţa în NanopeapoziNanopeapozi
IradiereIradiere ÎncălzireÎncălzire
S. S. BandowBandow, , etet alal., ., ChemChem. . PhysPhys. . LettLett., ., 20042004, , 384384, 320., 320.E. E. HernándezHernández, , NanoNano LettLett., ., 20032003, , 33, 1037., 1037.
Tub cu Dublu StratTub cu Dublu Strat
Dimerii CDimerii C120 120 rezultaţi prin cicloadiţie [2+2]rezultaţi prin cicloadiţie [2+2]
CC120120--pppp--cc
CC120120--hhhh CC120120--hphp
CC120120--pppp--tt
A. M. A. M. RaoRao etet alal. , . , ScienceScience, , 19931993, , 259259, 955., 955.
Structuri de Tip PStructuri de Tip Peanuteanut AA
StructuriStructuri Peanut ZPeanut Z
CC120120--7777 CC120120--6767
Izomerizarea Izomerizarea StoneStone -- WalesWales
SW
A. J. A. J. StoneStone andand D. J. D. J. WalesWales, , ChemChem. . PhysPhys. . LettLett., ., 19861986, , 128128, 501., 501.
Coalescenţa Fullerenei CCoalescenţa Fullerenei C6060
CC120120, C, C120120O şi CO şi C120120OO22
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
0 5 10 15 20
SW Steps
Hf (
kcal
/mol
)
NonSubstMonoepoxyDiepoxy
M. V. Diudea, Fuller. Nanotub. Carbon Nanostruct., 2003, 11, 245-255
Dimeri CDimeri C120120OOnn
TetrameriTetrameri CC6060
CC240240 11--22--33--44 CC240240 12341234
CC240240 1212--33--44 CC240240 11--2323--44
CC240240 123123--44 CC240240 1212--3434
Energetica PolimerilorEnergetica Polimerilor
DD55dd3.6973.6978.5008.500240240CC240240_1234_1234
DD55dd4.7914.7919.6309.630240240CC240240_12_12--3434
CC554.0884.0889.6639.663240240CC240240_123_123--44
DD55dd4.8704.87010.82610.826240240CC240240_1_1--2323--44
CC554.8314.83110.84610.846240240CC240240_12_12--33--44
DD55dd5.8195.81912.06212.062240240CC240240_1_1--22--33--44
DD55dd4.0574.0579.0529.052180180CC180180_123_123
CC554.8304.83010.60210.602180180CC180180_12_12--33
DD55dd5.9175.91712.22412.224180180CC180180_1_1--22--33
SymSymGAPGAP((eVeV))
HHff / / NN(kcal/mol)(kcal/mol)NNStructurStructurăă
Transformare Transformare CicloaductCicloaduct -- PeanutPeanut
1480150015201540156015801600162016401660
0 1 2 3 4 5 6SW Steps
Hf
(kca
l/mol
)
HHHPPPcPPt
Tubulene kTubulene k == 55
A[10,6]))56(56(120 55C−
Z[20,2]))65(56(120 55C−
Z[15,-1]))665(656(120 5105C−
Tubulene k = 6Tubulene k = 6
A[12,4]))56(66(120 66C−
Z[24,1]))65(66(120 66C−
A[12,2]))65(6)56(6(120 393C−
Energetica Energetica TubulenelorTubulenelor
D3d-0.1370.2714.9284.41910.295120(F)
D6d0.9540.3360.4024.5044.5879.9375120(E)
D6d0.8070.0000.3504.7885.0159.8195120(D)
D5d0.110-0.0990.5214.9035.78910.175120(C)
D5h0.7920.3190.3194.6643.70610.271120(B)
D5d0.649-0.0610.3105.1624.79310.156120(A)
λN/2+1λN/2SymD
(nm)Spectral DataStrain
(kcal/mol)Gap(eV)
Hf / N(kcal/mol)N
Y.Y.--H. H. KimKim etet alal., ., PhysPhys. . RevRev. . LettLett., ., 20032003, , 9090, 065501., 065501.
Tori din DWNTTori din DWNT
Tori DWTTori DWT
Izomerizarea Izomerizarea TorilorTorilor
POPPOP--DWTDWT PHPH--DWTDWT
Clase de ToriClase de Tori
w
li
le le
li
w
le
li
w
le
li
w
A[2A[2cc,2,2nn+1]/A[+1]/A[cc,2,2mm+1]+1] A[2c,2n+1]/A[c,2m]
A[2c,2n]/A[c,2m+1] A[2c,2n]/A[c,2m]
Exemple de ToriExemple de Tori
A[20,7]/A[10,8] din lateralA[20,7]/A[10,8] din lateralA[20,7]/A[10,9] din lateral
Energetica Energetica TorilorTorilor
--5.6725.67231.99431.994192192Z[8,24]Z[8,24]
DD55dd4.0924.09211.37611.376280280A[20,9]/A[10,A[20,9]/A[10,1010]]
DD55dd5.5895.58912.67812.678220220A[20,7]/A[10,8]A[20,7]/A[10,8]
DD55dd5.1345.13415.97815.978160160A[20,5]/A[10,6]A[20,5]/A[10,6]
DD55dd6.2746.27432.21332.213100100A[20,3]/A[10,4]A[20,3]/A[10,4]
DD55hh3.7673.7679.8909.890350350A[20,11]/A[10,13]A[20,11]/A[10,13]
DD55hh4.2184.21810.82710.827290290A[20,9]/A[10,11]A[20,9]/A[10,11]
DD55hh5.6855.68512.12212.122230230A[20,7]/A[10,9]A[20,7]/A[10,9]
DD55hh5.0315.03115.15915.159170170A[20,5]/A[10,7]A[20,5]/A[10,7]
SymSymGapGap((eVeV))
HHff//NN(kcal/mol)(kcal/mol)NNTorTor
Variaţia Energiei cu Lungimea TubuluiVariaţia Energiei cu Lungimea Tubului
10
12
14
16
18
20
22
24
2 4 6 8 10 12m
Hf /
N (k
cal/m
ol)
10
12
14
16
18
20
22
2 4 6 8 10n
Hf /
N (k
cal/m
ol)
POPPOP--DWT A[20,5]/A[10,DWT A[20,5]/A[10,mm]]mm = 4,5…11.= 4,5…11.
POPPOP--DWT A[20,DWT A[20,nn]/A[10,7]]/A[10,7]nn = 3,5…9.= 3,5…9.
Variaţia Energiei cu Lungimea TubuluiVariaţia Energiei cu Lungimea Tubului
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10m
SE (k
cal/m
ol)
JunctionTorus
POPPOP--DWT A[20,DWT A[20,nn]/A[10,]/A[10,mm], n = 7, 13,…49; m = 11, 17, …53], n = 7, 13,…49; m = 11, 17, …53
Variaţia Energiei cu Diametrul TubuluiVariaţia Energiei cu Diametrul Tubului
A[16,5]/A[8,7]A[16,5]/A[8,7] A[24,7]/A[12,9]A[24,7]/A[12,9]
Variaţia Energiei cu Diametrul TubuluiVariaţia Energiei cu Diametrul Tubului
66.5
77.5
88.5
99.510
10.511
0 2 4 6 8 10 12 14c
SE (k
cal/m
ol)
15.647238[28,5]/[14,7]
14.635204[24,5]/[12,7]
15.159170[20,5]/[10,7]
18.542136[16,5]/[8,7]
28.146102[12,5]/[6,7]
Hf / Nkcal/molNTor
POPPOP--DWT A[2DWT A[2cc,7]/A[,7]/A[cc,5], c = 4, 6, …30.,5], c = 4, 6, …30.
Tori DWT Perfect ClarTori DWT Perfect Clar
A[20,7]/A[10,8]A[20,7]/A[10,8] SW(A[20,9]/A[10,9])SW(A[20,9]/A[10,9])
Criteriul pentru Tori DWT PCSCriteriul pentru Tori DWT PCS
A[2c,3(n+2)]/A[c,3(m+2)]PH-DWT:
A[2c,3(n+1)+1]/A[c,3(m+1)-1]POP-DWT:
Energetica Energetica TorilorTorilor PCSPCS
PHD5h4.26612.051270SW(A[20,9]/A[10,9])
POPD5h3.72512.441270A[20,9]/A[10,9]
PHD55.03316.855180SW(A[20,6]/A[10,6])
POPD53.87515.652280A[20,10]/A[10,8]
POPD5d5.18114.917280A[20,7]/A[10,14]
POPD5h4.51812.274250A[20,7]/A[10,11]
POPD5d5.58912.678220A[20,7]/A[10,8]
POPD5h5.40917.926190A[20,7]/A[10,5]
POPD56.19020.994190A[20,4]/A[10,11]
POPD55.62418.603160A[20,4]/A[10,8]
POPD55.63523.830130A[20,4]/A[10,5]
TipjoncţiuneSymGAP
(eV)Hf / N
(kcal/mol)NTor
CoalescenCoalescenţa ţa NanotuburilorNanotuburilor
M. M. YoonYoon, , etet alal., ., PhysPhys. . RevRev. . LettLett., ., 20042004, , 9292, 075504, 075504--(1)(1)--(4).(4).
ConcluziiConcluzii
Transformarea dimerilor Transformarea dimerilor cicloaducţicicloaducţi în în tubulene Ctubulene C120120
LLăărgirea diametrului rgirea diametrului tubulenelortubulenelor
Tori Neclasici DWTTori Neclasici DWT
Csaba L. Nagy, Csaba L. Nagy, MirceaMircea V. V. DiudeaDiudea and Th. S. and Th. S. BalabanBalabanREACTION PATHWAYS IN THE COALESCENCEREACTION PATHWAYS IN THE COALESCENCE
OF FULLERENESOF FULLERENESin Ed. Mircea V. in Ed. Mircea V. DiudeaDiudea: : NanostructuresNanostructures –– NovelNovel ArchitectureArchitecture, Nova , Nova
ScienceScience, NY, 2005., NY, 2005.
VVă ă mulţumesc mulţumesc pentru atenţiepentru atenţie