Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, РоссияВ целях изучения возможности модификации нитрида углерода производными по-лициклических ароматических углеводородов методами теории функционала плотно-сти выполнено моделирование фрагмента слоя структуры C 3 N 4 , представленной тремя гептазиновыми звеньями, соединенными аминогруппами. Рассмотрены молекулярные комплексы такого фрагмента с двумя кубовыми красителями: бордо Д и золотисто-желтый ЖХД. Показано, что молекулы красителей комплементарны полости кармана, но исследуемые комплексы не являются плоскими. Вычислены и сравнены энергии взаимодействия и энергии водородных связей в комплексах.Ключевые слова: нитрид углерода, мелем, кубовый бордо, кубовый золотисто-желтый.
ВведениеНитрид углерода является одним из нескольких аллотропов семейства нитридов углерода. Этот поликонъюгированный полупроводник, состоящий из атомов углерода и азота, характери-зуется слоистой графитоподобной структурой. Полностью полимеризованная форма, имеющая соотношение углерода к азоту, равное 0,75, на практике оказалась недостижима. В материале со-держится около 1-2 % водорода, количество которого варьируется в зависимости от методов синтеза. В ряде работ предполагается, что нитрид углерода состоит из графитоподобных слоев, но их относительное расположение не ясно [1,2].Нитрид углерода может быть легко синтезирован с помощью твердофазного синтеза из таких дешевых материалов, как меламин [3]. Он нерастворим в большинстве растворителей и демонст-рирует большую стабильность как при pH = 0, так и при pH = 14. Из-за этих характеристик нит-рид углерода давно привлекает большое внимание как катализатор, в частности, для фотокатали-тического разложения воды [4]. Материалы на основе g-C 3 N 4 обладают высокой активностью и стабильностью при преобразовании солнечной энергии [1,4]. Зоны проводимости C 3 N 4 являются катодно-анодными, что важно для большего выхода водорода и кислорода [5], а это важный фак-тор для получения экологически чистых видов энергии. Так же графитоподобный нитрид угле-рода обладает потенциальной возможностью его использования в оптоэлектронике, но его ос-новные электронные и оптические свойства до сих пор не получили исчерпывающего объясне-ния, поскольку точная кристаллическая структура все еще не ясна [4].К 2009 году с помощью рентгенофазового анализа и твердотельного ЯМР подтвердилась структура двумерного g-C 3 N 4 , синтезированная термической конденсацией органических поли-меров [6]. Была подтверждена трехслойная полимерная структура на основе гептазина. Но из-за отсутствия дальнего порядка в материале получить уточнение трехмерной структуры методом монокристальной рентгеновской дифракции невозможно. Туборски с соавторами [7] использова-ли рентгенодифракционное моделирование и всю совокупность данных, включая диффузное рас-сеяние ближнего порядка и рассеяние нейтронов, которое чувствительно к изотопам водорода. После многочисленных исследований они пришли к заключению, что структура, состоящая из гептазиновых колец, связанных посредством вторичных аминогру...