Расчет структуры углеродных кластеров на основе фуллереноподобных молекул С$_{24}$ и С$_{48}$

Методом молекулярно-динамического моделирования исследованы равновесные структуры углеродных кластеров, полученных сшивкой валентными связями углеродных каркасов двух фуллереноподобных молекул. В свободном фуллерене атомы углерода образуют химическую связь по типу $sp^{2}$-гибридизации, а на месте сшивки фуллеренов образуется связь по типу $sp^{3}$-гибридизации, что и определяет изменение свойств таких структур. В литературе описана топология алмазоподобных фаз, однако равновесные кластеры на основе фуллереноподобных молекул были мало изучены. Прямые углы между связями C–C энергетически невыгодны, и понижение энергии кластеров в процессе релаксации связано с оптимизацией валентных углов, что приводит к понижению симметрии кластеров и, в ряде случаев, даже к разрыву некоторых валентных связей. Показано, что способ сшивки двух фуллеренов при создании кластера обусловливает различие в их структуре и энергии. Различные начальные условия могут приводить к разным конфигурациям кластеров с одинаковой топологией. Среди изученных кластеров найдена структура с наименьшей потенциальной энергией на атом. Полученные результаты вносят вклад в изучение реальной структуры углеродных кластеров.