Wat in de wereld van slimme nanomaterialen overal verkrijgbaar is, zeer symmetrisch en goedkoop? Holle koolstofstructuren, in de vorm van een voetbal, fullerenen genoemd. Hun toepassingen variëren van kunstmatige fotosynthese en niet-lineaire optica tot de productie van fotoactieve films en nanostructuren. Om ze nog flexibeler te maken, fullerenen kunnen worden gecombineerd met toegevoegde nanostructuren. In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ D , Kirill B. Agapev van de ITMO University, St. Petersburg, Rusland, en collega's hebben een methode ontwikkeld die kan worden gebruikt voor toekomstige simulaties van fullereencomplexen en zo hun kenmerken helpt begrijpen.

Vanwege de hoge affiniteit voor het elektron en de lage herschikkingsenergie, fullerenen, en C60 in het bijzonder, hebben de neiging om de rol van elektronenacceptoren te spelen. Specifieke polymeren kunnen daarom elektronen overbrengen naar de kern van fullereen C60. Bijvoorbeeld, de bekendste donor-acceptorverbinding met C60 is gebruikt in foto-elektrische zonnecellen. In dit onderzoek, de auteurs stellen daarom een ​​nieuw model voor met variaties van het C60 fullereen (in zijn negatieve ionenvorm (C60-), neutrale vorm (C60), en positief geladen ionenvorm (C60+)) die kan worden gebruikt in simulaties van moleculaire dynamica. Bijzonder, de energie ervan begrijpen - aangeduid als elektrostatische potentiële energie, of pseudopotentieel, die afhangt van de mate van correlatie van het molecuul met zijn elektronen, kan latere studies van deze complexe verbindingen vergemakkelijken.

Agapev en collega's hebben een model ontwikkeld dat gebaseerd is op elektronische ladingsdichtheden die helemaal opnieuw worden berekend. Door het gemiddelde te nemen van de totale elektrostatische potentiële energie over de gehele bol van het fullereenmolecuul en hun afhankelijkheid over de afstand van het centrum van het molecuul, de auteurs geven een model van de energiespreiding van elektronen in de verschillende vormen van de fullereenmoleculen. Ze tonen aan dat de elektronencorrelaties, gecombineerd met de afname van de elektronische dichtheid, de potentiële energiebron voor elektronen dieper maken.