Математическое моделирование супрафуллеренов и супрафуллеранов

Актуальность и цели. Полиэдрические молекулы, в том числе фуллерены, рассматриваются как перспективные материалы для использования в строительной индустрии, машиностроении, водородной энергетике, биотехнологиях и медицине. Целью данной работы являются расчеты равновесных геометрических параметров и энергии связи атомов в так называемых супрафуллеренах и супрафуллеранах, отличающихся от классических фуллеренов и фуллеранов более сложным расположением атомов. Материалы и методы. С помощью программных пакетов NаnоЕnginееr и Аbinit вначале находились отвечающие энергетическим минимумам геометрические параметры макромолекулы. Далее на основе теории функционала плотности (DFT) с использованием набора базисных функций 6-311G осуществлялся расчет ее полной энергии и энергия связи, приходящаяся на один атом. Результаты. Показано, что энергия связи атомов супрафуллеренов соизмерима с таковой для классических фуллеренов С$_{20}$ и С$_{60}$, а в некоторых из них даже выше. Супрафуллераны характеризуются меньшими энергиями связи атомов и термодинамически менее устойчивы. Вследствие этого полное гидрирование супрафулленов затруднительно. Выводы. Диаметр супрафуллеренов может в 2-3 раза превышать диаметр наиболее распространенного фуллерена С$_{60}$. Соответственно их объем должен 8-27 раз превышать объем последнего. Это означает, что супрафуллерены могут быть успешно использованы в качестве капсул для радионуклидов в селективной лучевой терапии и других приложениях.