Theoretical study of isomerism in nitrogen- and phosphorus-substituted aluminum clusters M6Al38 and M12Al32 (M = N, P)


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

More than 20 М6Al38 isomers and several М12Al32 isomers for nitrogen- and phosphorus-substituted clusters with six and twelve dopant atoms M = N and P substituted for Al atoms in different positions at the surface of the aluminum cage and inside it have been studied by the density functional theory method. In the preferred N6Al38 isomer, all N atoms are substituted for Al atoms initially located in one outer layer of the cluster. In the course of geometry optimization, the nitrogen atoms are incorporated into positions in the neighboring intermediate layer, thus converting it into a 12-atom face consisting of three vertex-sharing adjacent six-membered rings with short N–Al bonds. For Р6Al38, a distribution of the dopant either in both surface layers or in the intermediate space between the surface layers and the inner core of the cluster is preferred. Optimization of alternative structures of the N12Al32 cluster with N atoms substituted for Al atoms in both outer layers is evidence in favor of the isomer in which the dopants are dispersed as separated monatomic anions N–. Together with their bridging Al atoms, these anions form the inner [N12Al14] cage with an unusual dumbbell-like structure in which the upper and lower halves are linked through N–Al bonds with the equatorial aluminum atoms. In the next low-lying isomer being ~23 kcal/mol higher on the energy scale, there is observed the “microclustering” of the dopant to form three covalently bonded diatomic dianions N22-; the latter, together with the bridging Al atoms are combined into a [N6Al6] “subcluster” inside the severely distorted outer cage. In P12Al32, the aluminum cage is subjected only to moderate distortions: the phosphorus atoms remain in the outer layers and form two three-membered rings [Р3]. The estimated energies of the model substitution reactions Al44 + M6 → M6Al38 + Al6 (1) and Al44 + 2M6 → M12Al38 + 2Al6 (2) demonstrate that all these reactions are exothermic; however, for the nitrogen-containing clusters, the decrease in energy with increasing number of substitutions increases from 66 (1) to 113 (2) kcal/mol, while in the case of phosphorus, it decreases from 45 (1) to 4 (2) kcal/mol. The results obtained for N6Al38, N12Al32, Р6Al38, and Р12Al32 are compared with the previous calculations for the C6Al38, C12Al32, Si6Al38, and Si12Al32 clusters.

Об авторах

O. Charkin

Institute of Problems of Chemical Physics

Автор, ответственный за переписку.
Email: charkin@icp.ac.ru
Россия, Institutskii pr. 18, Chernogolovka, Moscow oblast, 142432

N. Klimenko

Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies

Email: charkin@icp.ac.ru
Россия, pr. Vernadskogo 86, Moscow, 119571

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2016

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».