Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Иванов В.В. 1

---

1 Лаборатория дизайна новых материалов Южно-Российского государственного технического университета (НПИ);ФГУП ОКТБ «ОРИОН»

Обсуждаются вероятные изосимметрийные и деформационные модификации наноструктур С36 с атомными оболочками гексагональной ветви классификации фуллеренов и их возможное влияние на трибологические свойства покрытий.

Статья в формате PDF

338 KB

изосимметрийные модификации

деформационные модификации

фуллерен

композиционные покрытия

наноструктура

1. Talanov V.M., Fedorova N.V. // In: Handbook on Fullerene. Synthesis, Properties and Applications. –N-Y: Nova Science Publishers, Inc. – 2012. – Ch.3. – P. 151–195.

2. Иванов В.В., Иванов А.В., Щербаков И.Н., Башкиров О.М. // Изв. вузов. Сев-Кавк. регион. Техн. науки. – 2005. – № 3. – С. 46–49.

3. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. – 112 с.

4. Balakai V.I., Ivanov V.V., Balakai I.V., Arzumanova A.V. // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2009. – Т. 82. – № 5. – С. 851–856.

5. Ivanov V.V., Balakai V.I., Ivanov A.V., Arzumanova A.V. // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2006. – Т. 79. – № 4. – С. 610–613.

6. Ivanov V.V., Balakai V.I., Kurnakova N.Yu., Arzumanova A.V., Balakai I.V., // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2008. – Т. 81. – № 12. – С. 2169–2171.

7. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое конструирование композиционных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. – 152 с.

8. Иванов В.В. Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. – 204 с.

9. Иванов В.В., Таланов В.М. // Физика и химия стекла. – 2008. – Т. 34. – № 4. – С. 528–567.

10. Иванов В.В., Таланов В.М. // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. – 2010. – Т. 1. – № 1. С. 72–107.

11. Иванов В.В., Таланов В.М. // Кристаллография. – 2010. – Т. 55. – № 3. – С. 385–398.

12. Иванов В.В., Таланов В.М. // Журн. неорганической химии. – 2010. – Т. 55. – № 6. – С. 980–990.

13. Иванов В.В., Таланов В.М., Гусаров В.В // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. – 2011. – Т. 2. – № 3. – С. 121–134.

14. Иванов В.В., Таланов В.М., Гусаров В.В. // Наносистемы: Физика, Химия, Математика. – 2012. – Т. 3. – № 4. – С. 82–100.

Фуллерен состава С36 является четвертым членом гомологического ряда C6(n + 2) фуллеренов (где n = 1,3,4…), формы которых являются производными от полиэдров {(n + 2)44} призматического типа и обладают симметрией соответствующих точечных групп D(n + 2)h. Для фуллерена С36 с симметрией точечной группы D6h (6/mmm) существуют две топологически различимые разновидности двадцатигранников. Один из этих многогранников содержит 3 типа граней (12 треугольных, 2 додекагональных и 6 октагональных) и 2 топологически неэквивалентных типа вершин (24 с топологией {38.12} и 12 с топологией {388}) и реализуется в форме усеченной гексагональной призмы. Второй многогранник содержит 2 типа граней (14 гексагональных и 6 тетрагональных) и 2 топологически неэквивалентных типа вершин (24 с топологией {466} и 12 с топологией {666}) и реализуется в форме усеченной гексагональной бипирамиды. Обе изосимметрийные модификации могут быть получены в результате определенных топологических преобразований гексагональной призмы с симметрией D6h.

Для представления полиэдров используем следующие символьные обозначения: Ph – <nv, nr, nh>, где Ph – имя полиэдра, nv, nr и nh – количество вершин, ребер и граней, соответственно. Тогда в результате сплиттинг-преобразования вершин гексагональной призмы и стелейшн-дизайна определенных граней гексагональнопризматической бипирамиды можно получить следующую цепочку изосимметричных конфигураций (рис. 1):

гексагональная призма Hp – <12, 18, 8> →

усеченная гексагонпризма tHp – <36, 54, 20> →

гексагональнопризматическая бипирамида HpbiPyr – <18, 36, 20> →

усеченная гексагонбипирамида tHbiPyr – <36, 54, 20> →

гексагонбипирамида HbiPyr – <8, 18, 12> .

Методом анализа фундаментальной области точечной группы симметрии можно перечислить группы симметрии всех возможных симметрийно неэквивалентных разновидностей молекул фуллерена, которые могут возникнуть в результате ее непрерывных деформаций [1]. Для этого необходимо выделить все структурные элементы области с разной размерностью и локальной симметрией. Соотношения таких структурных элементов группы D6h в фундаментальной области для двух форм молекул фуллерена С36 представлены на рис. 2.

а б в г д

Рис. 1. Проекции Шлегеля для изосимметрийных (D6h) полиэдров: Hp (а), tHp (б), HpbiPyr (в), tHbiPyr (г) и HbiPyr (д)

а б

Рис. 2. Соотношения структурных элементов деформационных модификаций фуллеренов С36, полученных в фундаментальной области точечной группы D6h для tHp (а) и для tHbiPyr (б)

Вероятные структурные состояния молекулы фуллерена С36

Результаты анализа вероятных структурных состояний двух изосимметрийных молекул приведены в таблице. Используемые обозначения структурных элементов фундаментальной области точечной группы D6h для фуллеренов состава С36 указаны на рис. 2,а и 2,б, соответственно.

В заключение отметим, что при модифицировании композиционных покрытий наноалмазным порошком фазовая и структурная разупорядоченность углеродсодержащих наночастиц на их поверхности после трибовоздействия может быть обусловлена как слоистыми фрагментами графитоподобных структур, так и наличием, в частности, фуллереноподобных наночастиц с симметрией группы D6h или ее вероятных деформационных модификаций. В этом случае все эти наночастицы могут рассматриваться как компоненты покрытия, проявляющие свойства твердых смазочных материалов и эффективно влияющие на трибологические свойства поверхности материала или покрытия при трении [7].

Это косвенно подтверждается, в частности, результатами трибологических испытаний соответствующих твердосмазочных антифрикционных покрытий, полученных с использованием наночастиц алмаза [15].

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, соглашение № 14.U01.21.1078.

Библиографическая ссылка