Статья «TЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КЛАСТЕРОВ N20, С20 И В20, “СВЕРХСЖАТЫХ” ВНУТРИ ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ КЛЕТОК С80 И Не80, "Журнал неорганической химии"»

В рамках метода функционала плотности (приближение B3LYP) с базисами 6-31G и 6-31G^* рассчитаны равновесные структурные, спектроскопические и энергетические характеристики модельных эндоэдральных кластеров типа M₂₀@C , в которых “гостевые” кластеры М₂₀ = N₂₀, C₂₀ и В₂₀ “сверхсжаты” внутри фуллереновых клеток C (n = 0, 2, 4 и 6). Аналогичные расчеты с частичной оптимизацией геометрии проведены для их аналогов M₂₀@He с фиксированной икосаэдрической гелиевой клеткой Не₈₀. Согласно расчетам, каждому члену серии N₂₀@C₈₀, C₂₀@C₈₀ и B₂₀@C₈₀ отвечает локальный минимум поверхности потенциальной энергии (все колебательные частоты действительны). В первом кластере “гость” N₂₀ имеет структуру додекаэдра с диаметром 4.0 A. Альтернативная структура 10N₂@C₈₀ с ансамблем из десяти разделенных эндоэдральных молекул N₂ намного менее выгодна и при оптимизации переходит в додекаэдрический изомер N₂₀@C₈₀ без активационного барьера. Высказано предположение, что в условиях экстремального сверхсжатия молекулярный азот может без барьеров ассоциироваться в высокоэндотермичные химически связанные кластеры типа N₂₀. В гелиевых аналогах относительное положение структур N₂₀@Не₈₀ и 10N₂₀@Не₈₀ на энергетической шкале определяется степенью сжатия и может менять знак при изменении диаметра внешней клетки D(He₈₀). Прослежен механизм постадийной сборки додекаэдра N₂₀ из ансамбля 10N₂ по мере уменьшения диаметра D(He₈₀) в интервале 7.5?8.6 A. В кластере C₂₀@C₈₀ гость С₂₀ имеет структуру искаженного додекаэдра, связанного с клеткой C₈₀ четырьмя “внутренними” (эндоэдральными) связями. В кластере B₂₀@C₈₀ гость В₂₀ сильно сжат вдоль оси С₅. Его экваториальные атомы образуют десять эндоэдральных связей В?С с атомами клетки С₈₀. В подобных системах разбиение эндокластеров на “внутреннего гостя” и “внешнюю клетку” теряет определенность. Предсказана стабильность изолированных молекул “солей” типа L_nC₂₀ и L_nB₂₀, в которых кластеры С₂₀ и В₂₀ играют роль анионов, окруженных атомами L щелочных металлов (n = 1?6), к ступенчатой диссоциации с отрывом отдельных атомов L и молекул L₂.