КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ АГЕНТОВ С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ ZNS И CDS
Рубрики: 1. ХИМИЯ
Авторы:
1.
Казанский национальный исследовательский технологический университет
2.
КНИТУ
3.
КНИТУ
Тип:
Статья
Номер статьи:
Статус:
Опубликован
Получено:
04.08.2025
Одобрено:
07.08.2025
Опубликовано:
07.08.2025
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ АГЕНТЫ, ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ, ИК-СПЕКТРЫ
Аннотация (русский):
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.
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.
Ключевые слова:
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ АГЕНТЫ, ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ, ИК-СПЕКТРЫ
КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ КВАНТОВЫЕ ТОЧКИ, ПОВЕРХНОСТНЫЕ АГЕНТЫ, ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ, ИК-СПЕКТРЫ
