Дедуктивна молекулярна механіка алотропів вуглецю(Огляд)

Анотація

Відносну стабільність алмазу та графіту переглянуто з нової точки зору дедуктивної молекулярної механіки. На відміну від більшості теоретичних досліджень, що проводяться чисельно, у роботі застосовано аналітичну модель для отримання уявлень про фундаментальні причини квазівиродженості цих алотропів з дуже різними схемами зв’язків. Виведено відносні енергії алотропів та доведено кілька загальних тверджень щодо структури матеріалів. Аналіз свідчить про квазівироджений основний електронний стан для графіту та алмазу при 0 К. Чисельні оцінки на його основі добре узгоджуються з експериментальними даними та нещодавніми результатами чисельного моделювання, всупереч тому, що їх отримано з істотно меншими обчислювальними затратами. Поширення запропонованого трактування на алотропи кремніютакож виявилося досить успішним. Підхід розширено для чотирьохкратних координованих алотропів вуглецю та розроблено пакет програм Adamas, за яким можна розраховувати енергії алотропів та їх пружні властивості (модулі пружності). У разі алмазу та графену деякі загальні формулювання можуть бути перевірено на етапі завантаження параметрів дедуктивної молекулярної механіки. Показано, що серед чотирикратних координованих алотропів кубічна структура алмазу являє істинний мінімум. У разі алотропів, в яких деякі C–C з в’язки виявляються більш міцними, ніж в алмазі, виграш в енергії компенсується обов’язковою присутністю в тому ж алотропному з’єднанні більш слабких зв’язків, що в підсумку призводить до загального збільшення енергії відносно алмазу.