معرفی و مطالعه ی نظری ساختارهای جدید فولرنی با کمربندهای نیتروژنی

پس از کشف فولرن c60، مطالعات گسترده ای در زمینه ساختار و خواص فولرن ها انجام شد. نانوساختارهای فولرنی، سه نوع واکنش اندوهدرال، اگزوهدرال و جانشینی با هترواتم هایی نظیر بور و نیتروژن را انجام می دهند. نانو ساختارهای جفت شده با نیتروژن، خواص الکترونی و نوری متغیری را از خود نشان می دهند و از اهمیت ویژه ای برخوردارند. پس از مطالعه ی ایزومرهای مختلف c58n2 توسط استافستروم و همکارانش در سال 2001، در تمامی مطالعات بعدی که در زمینه هتروفولرن ها انجام شدند، همگی نیتروژن ها را بصورت جدا از هم در ساختار فولرنی در نظر گرفتند و این موجب عدم بررسی ساختارهای دارای اتصالات n-n شده است. اما مطالعه و بررسی ساختارهای فولرنی با نیتروژن های متصل بهم، به صورت کمربندی، که تاکنون مورد مطالعه نبوده اند، می تواند خواص قابل توجه، غیر منتظره و جدیدی را ارائه کند و تنها انرژی بالاتر آن ها نسبت به ایزومرهای با نیتروژن های مجزا، دلیل منطقی بر عدم بررسی آن ها نخواهد بود. در این کار ایزومرهای مختلف از دو مولکول c40n20 و c42n18 معرفی و مورد مطالعه قرار گرفته اند، که شامل ایزومرهای دارای زنجیره نیتروژنی و ایزومرهای با نیتروژن های مجزا (بمنظور مقایسه) می باشند. تمامی محاسبات با استفاده از نرم افزارهای گوسین g03 و nbo 5.0، با روش های hf و b3lyp در مجموعه های پایه ای مختلف انجام شده اند. خواص متعددی از جمله، ساختار مولکولی، انرژی اتمیزاسیون، پتانسیل یونیزاسیون، انرژی الکترون خواهی، انرژی سطوح اوربیتالی homo و lumo و شکاف بین آن ها، ممان های دوقطبی، قطبش پذیری و فوق قطبش پذیری، بارهای nbo و فرکانس های ارتعاشی هماهنگ برای ترکیبات معرفی شده محاسبه شده و با c60 و n60 مقایسه می شوند. با بررسی نتایج مشخص شد که ایزومرهای با زنجیره ی نیتروژنی از این مولکول ها دارای پایداری قابل قبولی بوده و خواص الکترون پذیرندگی نسبتاً بالایی دارند. همچنین می توانند با ترکیبات الکترون دهنده جفت های دهنده-پذیرنده تشکیل داده و کاربردهای مختلفی در الکترونیک مولکولی داشته باشند.