ИСТИНА

При «влажном синтезе» наноалмазов детонация смеси гексогена и тротила происходит в замкнутой реакционной камере в присутствии жидкой воды или льда. При этом условия эксперимента и в момент взрыва, и в процессе последующего охлаждения отвечают сверхкритическому состоянию воды, когда отдельные водородно-связанные кластеры молекул диспергированы в плотной газовой фазе. Эти кластеры и отдельные молекулы воды, будучи неизбежно вовлечены в процесс формирования наноалмазов, должны влиять на строение и состав поверхности образующихся наночастиц, модифицируя их кислород- и водородсодержащими функциональными группами. Для выяснения возможных механизмов взаимодействия молекул воды с наночастицами были выполнены квантовохимические расчеты систем состава Cn(H2O)m (n = 20-110, m = 4-35). Оптимизация геометрии систем проводилась в рамках метода функционала плотности с обменно-корреляционным функционалом B3LYP и базисом гауссова типа 6-31G, дополненным поляризационными функциями на всех ядрах. Энергия оценивалась во втором порядке теории возмущений Меллера-Плессета (MP2). Все расчёты были выполнены с использованием программных пакетов PC GAMESS и Firefly 8.0 и вычислительных ресурсов суперкомпьютера «Чебышев» суперкомпьютерного комплекса МГУ имени М.В. Ломоносова. Было рассмотрено два варианта влияния воды: непосредственное участие в процессе релаксации поверхностных слоев углеродных систем и модификация уже сформированных частиц, поверхность которых содержит реакционные центры. Было выяснено, что валентно-ненасыщенные атомы углерода, вовлеченные в образование, как правило, двух С–С связей, представляют собой наиболее реакционноспособные фрагменты углеродной структуры. Чуть менее активно вступают в реакции кратные связи, и, наконец, (квази)ароматические структуры являются наиболее инертными. Результат взаимодействия при этом зависит от количества реакционных центров в расчете на единицу поверхности и их взаимного расположения, а также от размера кластера молекул воды и характера его поверхностной координации.