Трансформация молекулы диалана, Al2H4, внутри нанотрубки (7,0)

Abstract

Научный диалог: Вопросы точных и технических наук-23 -Бочкор С.А., Кузнецов В.В. Трансформация молекулы диалана, Al2H4, внутри нанотрубки (7,0)Уфимский государственный нефтяной технический университет Уфимский государственный авиационный технический университет (Россия, Уфа) doi:10.18411/spc-16-01-2018-06 idsp: 000001:spc-16-01-2018-06 Аннотация В рамках расчетного DFTприближения PBE/3ζ показано, что молекула диалана в полости нанотрубки (7,0) претерпевает изомеризацию и превращается в новую форму, не существующую в свободном виде.Ключевые слова: диалан, нанотрубка, изомеризация, компьютерное моделиро-вание. AbstractUsing DFT approximationPBE/3ζit has been shown that the molecule of dialane inside nanotube (7,0) undergoes isomerization into new form that cannot exist in the free state.Keywords: dialane, nanotube, isomerization, computer simulation.Известно, что силовое поле нанотрубок оказывает существенное влияние на структурные и конформационные характеристики инкапсулированных молекул. В частности, компьютерное моделированиестроения этана в полости нанотрубок различной хиральности выявило нетривиальный эффект: инверсию относительной стабильности шахматной и заслоненной форм; последняя становилась главным минимумом на поверхности потенциальной энергии (ППЭ) [1].С другой стороны, молекула диалана, Al2H4, впервые полученного в работе [2], является удобным модельным соединением для оценки взаимодействия двух планарных фрагментов со связью металл-металл в электрон-дефицитной системе. В этой связи целью настоящей работы является изучение влияния модельной нанотрубки (7,0) на структурные изменения инкапсулированной молекулы диалана, с помощьюDFTрасчетного приближенияPBE/3ζ (программный комплекс ПРИРОДА [3] Засчет вращения вокруг связи Al-Al форма А превращается в свой энантиомер через переходное состояние, отвечающее планарной конформации В. Торсионный угол H-Al-Al-H в формах А и В составляет 86.90 и 00 соответственно (рис. 2).-24 - Предполагалось, что молекула Al2H4 (форма А) в полости нанотрубки (7,0) в ходе оптимизации геометрии данной системы будет оставаться неизменной либо поменяет свою конформацию подобно этану [1]. Однакопосле первоначального превращения в форму Впоследняя в ходе дальнейшей оптимизации геометрии системыпревратилась в новую формуC, не известную для этой молекулы в свободном виде (рис. 3). Al2H4@(7,0) Гессиан данной формы не содержит мнимых частот. Таким образом, она является единственным минимумом на ППЭ эндокомплекса Al2H4@(7,0). Однако изомер С, сам по себе, вне нанотрубки, является неустойчивой структурой и в ходе оптимизации геометрии необратимо превращается в форму D (рис. 4). Рис. 3. Изомеризация молекулы диалана в эндокомплексе Рис. 4. Изомеризация конформера С вне нанотрубкиГессиан асимметричного изомера D не содержит мнимых частот. Однако он не является главным минимумом на ППЭ молекул свободного диалана. Согласно данным таблицы последний принадлежит изомеру А. Форма В хоть и отвечает переходному состоянию (данные в скобках), однако отличается относительно невысоким энергетич...