📄Работа №67159
Тема: Магнитные свойства комплексов железа с фуллереном
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Компьютерные сети и системы
Объем:
46 листов
Год:
2016
Просмотров:
198
4280
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение 3
Глава 1. Теоретические представления о многоэлектронных системах 6
1.1. Стационарное уравнение Шрёдингера 6
1.2. Приближение Борна-Оппенгеймера 7
1.3. Метод Хартри-Фока 8
1.4. Теория функционала плотности 11
1.5. Обменно-корреляционная дырка 17
1.6. Гибридный функционал B3LYP 19
Глава 2. Электронная структура и свойства отдельных составляющих рассматриваемых систем 22
2.1. Кластеры железа 22
2.2. Фуллерен С60 25
Глава 3. Эндоэдральные комплексы Fe2@C60 30
Заключение 42
Выводы 43
Список литературы
Глава 1. Теоретические представления о многоэлектронных системах 6
1.1. Стационарное уравнение Шрёдингера 6
1.2. Приближение Борна-Оппенгеймера 7
1.3. Метод Хартри-Фока 8
1.4. Теория функционала плотности 11
1.5. Обменно-корреляционная дырка 17
1.6. Гибридный функционал B3LYP 19
Глава 2. Электронная структура и свойства отдельных составляющих рассматриваемых систем 22
2.1. Кластеры железа 22
2.2. Фуллерен С60 25
Глава 3. Эндоэдральные комплексы Fe2@C60 30
Заключение 42
Выводы 43
Список литературы
📖 Введение
Фуллерены, группа аллотропных модификаций углерода, образующих клетку с полостью внутри, впервые была обнаружена Ричардом Смолли с сотрудниками при изучении паров графита методом масс-спектрографии в 1985 году. Свойства систем, полученных путём помещения внутрь фуллерена других атомов (так называемых эндоэдральных фуллеренов), активно исследуются как экспериментально, так и путём расчётов с использованием квантовохимических программных пакетов. Причиной этому являются перспективы применения таких соединений, например, для транспортировки лекарственных препаратов, помещённых в полость молекулы фуллерена, в организме, или для создания высокотемпературных сверхпроводников. Одним из перспективных вариантов применения эндоэдральных фуллеренов является создание комплексов фуллерен-железо. Такие комплексы могли бы применяться как контрастное вещество для магнитно-резонансной томографии (МРТ) [1]. Железо благодаря своим магнитным свойствам хорошо подходит для этой цели, но из-за своей токсичности чистое железо вводить в организм нельзя. В то же самое время по имеющимся данным чистый фуллерен не является токсичным [2]. Помещение железа внутрь молекулы фуллерена могло бы оградить организм от вредного воздействия. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования магнитных свойств и токсичности такого соединения.
Целью данной работы является изучение небольших кластеров железа, помещённых в молекулу фуллерена C6o, с помощью квантовохимичеких расчётов, выполненных с использованием методов теории функционала плотности. Рассмотрены структура таких соединений, их энергетические характеристики, а также магнитные свойства. Проведено сравнение этих систем с соответствующими свойствами отдельных молекул, их составляющих.
Настоящее исследование не является единственным в данной области. Теоретические расчёты эндоэдральных комплексов фуллерена с железом проведены в работе [3]. Авторы данной публикации пришли к заключению, что комплексы FenC80 энергетически выгодны, в то время как соединения FenC60 таковыми не являются. Тем не менее, поскольку производство фуллерена C80обходится гораздо дороже, чем C60, синтез таких соединений представляется нецелесообразным с практической точки зрения.
В публикации [4] рассмотрены структурные и магнитные свойства, соединения, получающегося при воздействии на смесь железа и порошкообразного фуллерена высокой температурой и высоким давлением. При таких условиях происходит превращение железа в карбид железа Fe3C. Авторы пришли к выводу, что ферромагнитные свойства данной смеси обусловлены примесью карбида железа, а не магнитными свойствами самого фуллерена, как предполагалось ранее. Ответом на эту работу является статья [5], где ферромагнетизм полагается присущим самим молекулам фуллерена за счёт удаления некоторых атомов углерода из оболочки молекулы.
Экспериментальные исследования возможности получения соединений Fe@C60изложены в статьях [1], [6] и [7]. В статье [1] предложен способ получения эндоэдрального комплекса железа с фуллереном методом ионной имплантации. Исследователями была создана тормозящая установка (deceleration system) для облучения тонкой плёнки фуллерена C60 низкоэнергетическим пучком ионов железа Fe+, однако в ходе анализа полученных образцов было установлено, что Fe@C60получен в незначительном количестве. Предложен способ улучшения конструкции установки.
Работа [6] посвящена анализу железосодержащих фуллеренов, синтезированных в плазмохимическом реакторе. Приведены характеристики соединения, полученные методами инфракрасной, ультрафиолетовой спектроскопии, электронного парамагнитного резонанса и мессбауэровской спектроскопии. Эти данные свидетельствуют о том, что доля эндоэдрального фуллерена в образце составила 0.34.
В статье [7] проводится сравнение соединения железа с фуллереном, полученного методом выпаривания графита электрической дугой (contact-arc vaporization) в атмосфере Fe(CO)5, с твёрдым веществом FeC6o, в котором атомы железа находятся снаружи фуллереновой клетки. Результаты свидетельствуют в пользу того, что в синтезированном соединении атомы железа расположены внутри фуллерена.
Настоящая дипломная работа посвящена разработке методики компьютерного моделирования магнитных свойств сложных эндоэдральных комплексов на основе квантовомеханической математической модели.
Целью данной работы является изучение небольших кластеров железа, помещённых в молекулу фуллерена C6o, с помощью квантовохимичеких расчётов, выполненных с использованием методов теории функционала плотности. Рассмотрены структура таких соединений, их энергетические характеристики, а также магнитные свойства. Проведено сравнение этих систем с соответствующими свойствами отдельных молекул, их составляющих.
Настоящее исследование не является единственным в данной области. Теоретические расчёты эндоэдральных комплексов фуллерена с железом проведены в работе [3]. Авторы данной публикации пришли к заключению, что комплексы FenC80 энергетически выгодны, в то время как соединения FenC60 таковыми не являются. Тем не менее, поскольку производство фуллерена C80обходится гораздо дороже, чем C60, синтез таких соединений представляется нецелесообразным с практической точки зрения.
В публикации [4] рассмотрены структурные и магнитные свойства, соединения, получающегося при воздействии на смесь железа и порошкообразного фуллерена высокой температурой и высоким давлением. При таких условиях происходит превращение железа в карбид железа Fe3C. Авторы пришли к выводу, что ферромагнитные свойства данной смеси обусловлены примесью карбида железа, а не магнитными свойствами самого фуллерена, как предполагалось ранее. Ответом на эту работу является статья [5], где ферромагнетизм полагается присущим самим молекулам фуллерена за счёт удаления некоторых атомов углерода из оболочки молекулы.
Экспериментальные исследования возможности получения соединений Fe@C60изложены в статьях [1], [6] и [7]. В статье [1] предложен способ получения эндоэдрального комплекса железа с фуллереном методом ионной имплантации. Исследователями была создана тормозящая установка (deceleration system) для облучения тонкой плёнки фуллерена C60 низкоэнергетическим пучком ионов железа Fe+, однако в ходе анализа полученных образцов было установлено, что Fe@C60получен в незначительном количестве. Предложен способ улучшения конструкции установки.
Работа [6] посвящена анализу железосодержащих фуллеренов, синтезированных в плазмохимическом реакторе. Приведены характеристики соединения, полученные методами инфракрасной, ультрафиолетовой спектроскопии, электронного парамагнитного резонанса и мессбауэровской спектроскопии. Эти данные свидетельствуют о том, что доля эндоэдрального фуллерена в образце составила 0.34.
В статье [7] проводится сравнение соединения железа с фуллереном, полученного методом выпаривания графита электрической дугой (contact-arc vaporization) в атмосфере Fe(CO)5, с твёрдым веществом FeC6o, в котором атомы железа находятся снаружи фуллереновой клетки. Результаты свидетельствуют в пользу того, что в синтезированном соединении атомы железа расположены внутри фуллерена.
Настоящая дипломная работа посвящена разработке методики компьютерного моделирования магнитных свойств сложных эндоэдральных комплексов на основе квантовомеханической математической модели.
✅ Заключение
Проведённые расчёты свидетельствуют о том, что магнитные свойства димера Fe2незначительно изменяются при помещении димера железа в полость молекулы фуллерена, поэтому представляется перспективным использование такого соединения в качестве контрастного вещества для магнитно-резонансной томографии. В отличие от свободных соединений железа, в эндоэдральных комплексах, благодаря экранированию углеродной оболочкой фуллерена, токсичность может резко понизиться. Магнитные свойства отдельного атома железа и димера позволяют их использовать в различных современных технологиях. Атом железа внутри полости фуллерена достаточно подвижен, он может как образовывать прочные связи с углеродным скелетом, так и, возможно, покинуть фуллереновую клетку. По сравнению с отдельным атомом, димер железа в полости фуллерена занимает больше места, не может свободно покинуть молекулу C60, он связан межмолекулярными взаимодействиями с атомами углерода.
В отличие от эндоэдрального комплекса Fe@C60с одним атомом железа внутри, синтез которого описан в работах [1,6,7], производство Fe2@C60 пока мало описано в литературе. Требуются дополнительные исследования возможности синтеза такого соединения.
В отличие от эндоэдрального комплекса Fe@C60с одним атомом железа внутри, синтез которого описан в работах [1,6,7], производство Fe2@C60 пока мало описано в литературе. Требуются дополнительные исследования возможности синтеза такого соединения.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.