БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.АКМУЛЛЫ Исследование электронной структуры мономерных соединений электроактивных полимеров Султанбаева. - презентация

1 БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.АКМУЛЛЫ Исследование электронной структуры мономерных соединений электроактивных полимеров Султанбаева Г. Ш., Калимуллина Л.Р.

2 Постановка задачи Объекты, модели и методы исследований Результаты расчетов и их анализ Перспективы исследований Выводы Содержание

3 Открытие и разработка электропроводящих полимеров Нобелевская премия по химии 2000 г. "for the discovery and development of conductive polymers" Alan J. HeegerAlan G. MacDiarmid Hideki Shirakawa 1/3 of the prize USAUSA and New ZealandJapan University of California Santa Barbara, CA, USA University of Pennsylvania Philadelphia, PA, USA University of Tsukuba Tokyo, Japan b. 1936b (in Masterton, New Zealand) b. 1936

4 Эффекты электронного переключения в тонких пленках несопряженных полимеров А.Н. Лачинов, Н.В. Воробьева. УФН 176 (12) 1249 (2006).

5 Цель и задачи работы Цель: квантово-химическое исследование структуры и электронных свойств электроактивных полимеров. Задачи: изучить методы квантово-химических расчетов; изучить пакеты прикладных программ для квантово-химических расчетов; провести серию квантово-химических расчетов модельных систем; обработать полученные результаты и сделать выводы.

6 Объекты исследования Структурная формула полиариленфталидов: R, R' – ароматические заместители различного вида.

7 Основные представители полиариленфталидов 3-хлор-3-(4-дифенилсульфид)-фталилиден3-хлор-3-фенилфталилиден 3-хлор-3-(4-дифенилоксид)-фталилиден3-хлор-3-(4-дибензотиофен)-фталилиден

8 3-хлор-3-(4-дибензофуран)-фталилиден3-хлор-3-(4-кабразол)-фталилиден 3-хлор-3-(4-дифенил)-фталилиден3-хлор-3-(4-(N-метилкарбазол))-фталилиден Основные представители полиариленфталидов

9 Квантово-химические методы исследования полуэмпирически й метод АМ1 неэмпирический метод Хартри-Фока (RHF)

10 Постановка задачи Жданов Э.Р.// Нанотехнологии: наука и производство с. 4. Шишлов Н.М., Хурсан С.Л., Пшеничнюк С.А. и др. / Структура и динамика молекулярных систем. – Яльчик, – С

11 Плотности вероятности распределения HOMO (1) и LUMO (2) состояний (до раскрытия лактонного цикла) 1)2)

12 Плотности вероятности распределения HOMO состояний (после раскрытия лактонного цикла ) А.Н. Лачинов, Э.Р.Жданов, Р.Г. Рахмеев, Р.Б.Салихов, В.А. Антипин. ФТТ, т.52 1 с (2010).

13 Квантово-химические расчеты мономеров 3-хлор-3-(4-дифенилсульфид)-фталилиден

14 Плотности вероятности распределения HOMO (1) и LUMO (2) состояний 1)2) Расчеты проводились ограниченным методом Хартри-Фока в валентно-расщепленном базисе 6-31G. Оптимизацию геометрии осуществляли полуэмпирическим методом АМ1

15 Квантово-химические расчеты димеров Димер 3-хлор-3-(4-дифенилсульфид)-фталилидена

16 Плотности вероятности распределения HOMO(1), LUMO(2) и LUMO+1(3) состояний 1 2 3

17 Результаты моделирования димеров 2*мономер = димер + HCl Метод расчетаAM16-31 G(d) димер Энтальпия реакции H 0,кДж/моль Димер 3-хлор-3-(4- дифенилсульфид) - фталилидена -46, ,05

18 Квантово-химические расчеты димер-димерных комплексов Димер-димер-3-хлор-3-(4-дифенилсульфид)-фталилиден

19 Плотность вероятности распределения HOMO(1) и LUMO(2) состояния 1 2

20 Плотность вероятности распределения LUMO+1(1), LUMO+2(2) и LUMO+3(3) состояния 1 2 3

21 Результаты моделирования димер-димерных комплексов 2*димер = димер-димер Метод расчетаAM16-31 G(d) Димер-димер Энтальпия реакции H 0,кДж/моль димер-димер-3- хлор-3-(4- дифенилсульфид)- фталилиден -11,52-30,59

22 Перспективы исследований Двумерный электронный газ

23 Выводы Получены плотности вероятности распределения HOMO и LUMO состояний в модельных системах мономеров, димеров и димер-димерных комплексах Показано, что распределение электронной плотности имеет большую вероятность на фталидной группировке. Проведена оценка термодинамической устойчивости взаимной ориентации фрагментов полимерной цепи

24 Спасибо за внимание!