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 С30 с атомными оболочками пентагональной ветви классификации фуллеренов и их возможное влияние на трибологические свойства покрытий.

Статья в формате PDF

382 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.

15. Патент № 2473711 РФ / Трофимов Г.Е., Щербаков И.Н., Шевченко М.Ю., Логинов В.Т., Дерлугян П.Д., Дерлугян Ф.П., Иванов В.В. – Опубл. 27.01.2013. Бюл. № 3.

Фуллерен состава С30 является третьим 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 С30 с симметрией некристаллографической точечной группы D5h (`10m2) существуют две топологически различимые разновидности семнадцатигранников. Один из этих многогранников содержит 3 типа граней (10 треугольных, 2 декагональных и 5 октагональных) и 2 топологически неэквивалентных типа вершин (20 с топологией {38.10} и 10 с топологией {388}) и реализуется в форме усеченной пентагональной призмы. Второй многогранник тоже содержит 3 типа граней (2 пентагональных, 10 гексагональных и 5 тетрагональных) и 2 топологически неэквивалентных типа вершин (20 с топологией {466} и 10 с топологией {566}) и реализуется в форме усеченной пентагональной бипирамиды. Обе изосимметрийные модификации могут быть получены в результате определенных топологических преобразований пентагональной призмы с симметрией D5h.

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 пентагональной призмы и стелейшн-дизайна определенных граней тригональнопризматической бипирамиды можно получить следующую цепочку изосимметричных конфигураций (рис. 1):

пентагональная призма Рp – <10, 15, 7> →

усеченная пентагонпризма tРp – <30, 45, 17> →

пентагональнопризматическая бипирамида РpbiPyr – <15, 30, 17> →

усеченная пентагонбипирамида tРbiPyr – <30, 45, 17> →

пентагонбипирамида РbiPyr – <7, 15, 10> .

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 D5h в фундаментальной области для двух форм молекул фуллерена С30 представлены на рис. 2.

а б в г д

Рис. 1. Проекции Шлегеля для изосимметричных (D3h) полиэдров: Рp (а), tРp (б), РpbiPyr (в), tРbiPyr (г) и РbiPyr (д)

а б

Рис. 2. Соотношения структурных элементов деформационных модификаций фуллеренов С30, полученных в фундаментальной области точечной группы D5h для tРp (а) и для tРbiPyr (б)

Вероятные структурные состояния молекулы фуллерена С30

Результаты анализа вероятных структурных состояний двух изосимметрийных молекул приведены в таблице. Используемые обозначения структурных элементов фундаментальной области точечной группы D5h для фуллеренов состава С30 указаны на рис. 2, а и 2, б, соответственно.

Можно предположить, что при модифицировании композиционных покрытий наноалмазным порошком фазовая и структурная разупорядоченность углеродсодержащих наночастиц на их поверхности после трибовоздействия может быть обусловлена, в частности, наличием подобных фуллереноподобных наночастиц с симметрией группы D5h или ее вероятных деформационных модификаций. Все эти наночастицы могут рассматриваться как компоненты покрытия, проявляющие свойства твердосмазочных материалов и, следовательно, эффективно влияющие на трибологические свойства поверхности при трении [2–8]. Возможные непрерывные и обратимые структурные фазовые превращения фаз компонентов покрытий, в частности и фуллереноподобных наночастиц, могут быть идентифицированы в соответствии с методиками, представленными в работах [8–14].

Данное предположение об эффективности модифицирования 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