Квантово-химический расчёт поляризуемости молекулы фуллерена

Вставить куда-нибудь в текст:

Фуллерен растворяется толуолом, однако, количество фуллерена, помещённого в полистирольную матрицу, было таково, что в процессе высыхания плёнки (испарения толуола) отдельные молекулы фуллерена объединялись в кластеры (кристаллы). Поэтому для расчёта диэлектрической проницаемости можно считать, что в полистирольной матрице имеются вкрапления кристаллического фуллерена – фуллерита.

Массовая доля фуллерена в полистирольной плёнке составляла 2, 5 и 10% для трёх разных плёнок.

Приготовление плёнок

Процесс приготовления плёнок содержащих фуллерен делится на три этапа:

1) растворение известного количества фуллерена в толуоле (раствор имеет характерный красноватый оттенок);

2) раствор помещают в фильтр, где плёнка будет сохнуть и аккуратно добавляют туда необходимую массу пенопласта (толщина плёнки пропорциональна массе пенопласта), тщательно перемешивают, чтобы не осталось пузырьков;

3) ставят полученный раствор под тягу для сушки в течении 1-2 суток (в зависимости от толщины плёнки), при сушке толуол полностью испаряется.

В теоретическую часть:

Квантово-химический расчёт поляризуемости молекулы фуллерена даёт значения около 79 ų (расчёты проведены в нашей лаборатории с помощью программы Jaguar). Из этого значения может выведена eps кристаллического фуллерена – фуллерита. Поскольку отдельные молекулы фуллерита слабо взаимодействую между собой [Золотухин, Фуллерит – новая…], воспользуемся формулой связывающей поляризуемость alpha и диэлектрическую проницаемость eps газов:

eps = 1 + 4*Pi*n*alpha, где n – концентрация.

Из литературы [Золотухин, Фуллерит – новая…] известна плотность Ro фуллерита – 1,7 г/см³. Вычислив массу отдельной молекулы фуллерена (C₆₀) M0=1,2*10^{-21 г, можем рассчитать концентрацию:}

n=Ro/M0

После расчёта {не забыть перевести ų в см³!} получаем eps=2,38

Значения eps полистирола – было измерено для трёх разных плёнок, ячейка помещалась в общую схему (измерялась толщина плёнки; ёмкости пустой ячейки и ячейки с плёнкой получались подгоном параметром в программе OrCad 9.1):

eps = 1,82

eps = 1,85

eps = 1,81

eps среднее = 1,88 +–…

eps табличное = 2,6 – 2,8 (в чем дело хрен его знает, может быть у нас не чистый политирол)

Значения eps полистирольной плёнки, содержащей фуллерены – было измерено для трёх разных плёнок, ячейка помещалась в общую схему (измерялась толщина плёнки; ёмкости пустой ячейки и ячейки с плёнкой получались подгоном параметром в программе OrCad 9.1):

eps = 1,81

eps = 1,86

eps = 1,91

Приняв, что вклад в eps пропорционален массовой доле можно вычислить eps плёнок с фуллереном исходя из eps среднее для полистирола и eps рассчитанное для фуллерита.

eps = (10*2,38+500*1,88)/510

eps = 1,84

eps = 1,86

eps = 1,88

имеем приблизительное согласование.