DFT Modeling of Isomerism of Doped Mg24L2 Clusters with Dopants L at the Surface and inside the Magnesium Cage

O. P. Charkin; Чаркин О. П.

doi:10.31857/S0044457X23700186

DFT-моделирование изомерии допированных кластеров Mg₂₄L₂ с допантами L на поверхности и во внутренней полости магниевого каркаса

Авторы: Чаркин О.П.¹
Учреждения:
1. Исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН
Выпуск: Том 68, № 4 (2023)
Страницы: 499-508
Раздел: ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
URL: https://ogarev-online.ru/0044-457X/article/view/136325
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044457X23700186
EDN: https://elibrary.ru/FNKERX
ID: 136325

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В рамках метода функционала плотности (DFT) рассчитаны изомеры нанокластеров Mg₂₄L₂ с допантами L элементов первых трех периодов (L = Li–Zn) в экзо- и эндоэдральных позициях магниевого каркаса. Исследовано влияние природы допантов на структуру, стабильность и относительное положение изомеров на энергетической шкале. Для систем с атомами L = H, Li, Be N, Na, Co, Cu явно предпочтительны “открытые” позиции допантов на поверхности, в отличие от аналогов с допантами L = Be и B, для которых более выгодны “закрытые” позиции во внутренней полости кластера и промотирование которых на поверхность требует значительных затрат энергии. У кластеров с атомами О, Si, P, S и начальных 3d-элементов различия энергий экзо- и эндоэдральных изомеров не превышают несколько ккал/моль. Для атомов второй половины 3d-периода характерна их ассоциация в двухатомные допанты L₂. Результаты сопоставлены с данными аналогичных DFT-расчетов изомеров алюминиевых кластеров Al₄₂L₂ с теми же допантами L = Li–Zn и представляют интерес для моделирования механизмов каталитического гидрирования магниевых и алюминиевых нанокластеров на молекулярном уровне.

Ключевые слова

металлические нанокластеры, положение изомеров

Об авторах

О. П. Чаркин

Исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rusjinorgchem@yandex.ru
Россия, 142432, Московская обл., Черноголовка, пр-т Академика Семенова, 1

Список литературы

Kawazoe Y., Kondow T., Ohno K. Clusters and Nanomaterials. Berlin: Springer-Verlag, 2002. ISBN: 978-3-662-04812-2
Rienstra-Kirakofe J.C., Schumper G.S., Shaefer H.F. et al. // Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 231. https://doi.org/10.1021/cr990044u
Kuznetsov A.E., Birch K.A., Boldyrev A.I. et al. // Science. 2003. V. 300. P. 622. https://doi.org/10.1126/science.1082477
Charkin O.P., Klimenko N.M., Charkin D.O. et al. // Faraday Discuss. 2003. V. 124. P. 215. https://doi.org/10.1039/B211114D
Janssens E., Neukermans S., Lievens P. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2004. V. 8. P. 185. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2004.09.002
Bailey M.S., Wilson N.T., Roberts C. et al. // Eur. Phys. J. D. 2003. V. 25. P. 41. https://doi.org/10.1140/epjd/e2003-00218-2
Brodova I.G., Shirinkina I.G., Petrova A.N. // Lett. Mat. 2011. V. 1. P. 32. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2011-1-32-35
Hua Y., Lin Y., Jang G. et al. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. P. 2590. https://doi.org/10.1021/jp309629y
Ko Y.J., Shakya A., Wang H.P. et al. // J. Chem. Phys. 2010. V. 133. P. 124308. https://doi.org/10.1063/1.3490401
Lang S.M., Claes P., Neukermans S. et al. // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2011. V. 22. P. 1508
Jimmenes-Iszal E., Moreno D., Mercero J.M. et al. // J. Phys. Chem. A. 2014. V. 118. P. 4309. https://doi.org/10.1021/jp501496b
Zheng M.M., Li S.J., Su Y. et al. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 25077. https://doi.org/10.1021/jp4072839
Costanzo E., van Hemert M.C., Kroes G.-J. // Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 513. https://doi.org/10.1021/jp410482x
Smith J.C., Reber A.C., Khana S.N. et al. // J. Phys. Chem. A. 2014. V. 118. P. 8485. https://doi.org/10.1021/jp501934t
Das S., Pal S., Krishnamurty S. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 19869. https://doi.org/10.1021/jp505700a
Mikhailin A.A., Charkin O.P., Klimenko N.M. // Russ. J. Inorg. Chem. 2013. V. 58. P. 1439. https://doi.org/10.1134/S0036023613120073
Zhu B.-C., Zhang S., Zeng L. // Int. J. Quant. Chem. 2020. V. 120. P. 26143. https://doi.org/10.1002/qua.26143
He C., Chen Y., Sheng Y. // Eur. Phys. J. D. 2019. V. 73. P. 90. https://doi.org/10.1140/epjd/e2019-90521-6
Kumar A., Vyas N., Ojna A.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. P. 12961. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.018
Zeng L., Liang M.-K., Wei X.-F. et al. // J. Phys. Condens. Matter. 2021. V. 33. P. 065302. https://doi.org/10.1088/1361-648X/abc401
Mal’tsev A.P., Charkin O.P. // Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 1860. https://doi.org/10.1134/S0036023621120111
Charkin O.P., Mal’tsev A.P. // J. Phys. Chem. A. 2021. V. 125. P. 2308. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.1c00211
Charkin O.P., Klimenmo N.M. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. P. 1578. https://doi.org/10.1134/S0036023618120069
Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. GAUSSIAN-09, Revision A.02 (Gaussian, Inc., Wallingdorf CT, 2013).
Becke A.D.J. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648. https://doi.org/10.1063/1.464913
Lee C., Yang W., Parr R.G. // Phys. Rev. B. 1998. V. 37. P. 785. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.37.785
Zou Q., Akoda Y., Yamamoto K. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2022. V. 61. P. e202209679. https://doi.org/10.1002/anie.202209675