Квантовые точки (КТ) представляют собой наноразмерные полупроводниковые частицы и являются перспективными объектами исследования в нанотехнологии и материаловедении за счет своих особых физико-химических свойств. Важную роль при применении КТ играет модификация их поверхности с помощью определенных соединений с целью повышения стабильности, изменения оптических и магнитных свойств, придания частицам улучшенных характеристик. Поэтому изучение взаимодействий между КТ и поверхностными агентами (ПА) представляет интересную задачу. Экспериментальный анализ подобных материалов осложняется дороговизной и сложностью их синтеза. Для облегчения исследований используют методы квантово-химического моделирования, которые позволяют с известной точностью предположить молекулярное строение и физико-химические свойства вещества. В данной работе были использованы метод Хартри-Фока и теория функционала плотности с различными функционалами плотности и базисными наборами для моделирования молекулярного строения и ряда свойств ПА. Полуэмпирические подходы были использованы для моделирования взаимодействий между молекулами ПА (тиогликолевая, тиопропионовая и дигидролеполевая кислоты) и поверхностными атомами полупроводниковых КТ ZnS и CdS. Были проведены оптимизация геометрии молекул ПА и расчеты их ИК-спектров, моделирование структуры поверхности КТ. Были рассчитаны энергий донорно-акцепторных связей, образуемых между молекулами ПА и поверхностными атомами КТ. Было установлено, что значения энергий донорно-акцепторных связей в случае ПА с карбоксильной группой превышают энергию взаимодействия поверхности КТ с тиольной группой ПА на 0,3 эВ. Данный эффект объясняется образованием двух связей атомами кислорода карбоксильной группы ПА и бидентантной координацией молекул агентов на поверхности КТ.
Quantum dots (QDs) are nanoscale semiconductor particles. They are promising objects of research in nanotechnology and materials science due to their special physical and chemical properties. An important role in the application of the QD is played by the modification of their surface by specific substances to increase stability, change optical and magnetic properties, and give the particles improved characteristics. Therefore, the study of the interaction between QD and surface agents (SA) is an interesting task. Experimental analysis of such materials is complicated by the cost and complexity of their synthesis. Thus, quantum-chemical simulation methods are used to facilitate the studies. Such methods allow one to assume the molecular structure and physico-chemical properties of a substance with known accuracy. In this work, we used the Hartree-Fock method and density functional theory with different functionals and basis sets to simulate the molecular structure and some properties of SA. Semiempirical approaches were used for modeling the interactions between molecules of SA (thioglycolic, thiopropionic and dihydrolepolic acids) and surface atoms of semiconductor ZnS and CdS QDs. Optimization of the geometry of surfactant molecules and calculations of their IR spectra, calculation of the QD's surface structure were carried out. Then, the energies of donor-acceptor bonds formed between SA’s molecules and QD’s surface atoms were calculated. It was found that the values of donor-acceptor bond energies in the case of surfactant with carboxyl group exceed the interaction energy of QD surface with surfactant with thiol group by 0.3 eV. This effect is explained by the formation of two bonds of oxygen atoms of the carboxyl group and the bidentate coordination of the agent molecules on the QD surface