Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів
Development of theoretical tools to analyze electronic structure of complex nanomaterials depending on features of spatial and chemical organizations of different phases is of interest from both practical and theoretical points of view. Therefore, in this work, an approach based on computations of t...
Збережено в:
| Дата: | 2021 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/590 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543928429314048 |
|---|---|
| author | Gun'ko, V. M. |
| author_facet | Gun'ko, V. M. |
| author_sort | Gun'ko, V. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:44Z |
| description | Development of theoretical tools to analyze electronic structure of complex nanomaterials depending on features of spatial and chemical organizations of different phases is of interest from both practical and theoretical points of view. Therefore, in this work, an approach based on computations of the atomic charge distribution functions (CDF) in parallel to calculations of the distribution functions of the chemical shifts (SDF) of protons is developed to be applied to a set of complex oxide and carbon nanomaterials. Binary nanooxides (alumina/silica, titania/silica), 3d-metal-doped anatase, activated carbon, carbon nanotube, fullerene C60, graphene oxide, and N-doped Kagome graphene are considered here as representatives of different classes of nanomaterials. The analyses of the CDF and SDF as nonlocal characteristics of certain kinds of atoms in complex systems provide a deeper insight into electronic structure features depending on composition of the materials, guest phase-doped host phase at various amounts of dopants, structure of O- and OH-containing surface sites, amounts and organization of adsorbed water, formation of neutral and charged surface functionalities, bonding of solvated ions, etc. The CDF of metal and hydrogen atoms (electron-donors) are more sensitive to the mentioned factors than the CDF of O, N, and C atoms (electron acceptors) in various systems. As a whole, the use of the CDF and SDF in parallel expands the tool possibility in detailed analysis of the structural and interfacial effects in dried and wetted complex nanomaterials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:20Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-590 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:18Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5902022-06-29T10:01:44Z Quantum-chemically computed integral characteristics of complex nanomaterials Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів Gun'ko, V. M. complex nanomaterials atomic charges chemical shifts of protons distribution functions DFT method semiempirical method комплексні наноматеріали атомні заряди хімічний зсув протонів функції розподілу ТФГ методи напівемпіричні квантовохімічні методи Development of theoretical tools to analyze electronic structure of complex nanomaterials depending on features of spatial and chemical organizations of different phases is of interest from both practical and theoretical points of view. Therefore, in this work, an approach based on computations of the atomic charge distribution functions (CDF) in parallel to calculations of the distribution functions of the chemical shifts (SDF) of protons is developed to be applied to a set of complex oxide and carbon nanomaterials. Binary nanooxides (alumina/silica, titania/silica), 3d-metal-doped anatase, activated carbon, carbon nanotube, fullerene C60, graphene oxide, and N-doped Kagome graphene are considered here as representatives of different classes of nanomaterials. The analyses of the CDF and SDF as nonlocal characteristics of certain kinds of atoms in complex systems provide a deeper insight into electronic structure features depending on composition of the materials, guest phase-doped host phase at various amounts of dopants, structure of O- and OH-containing surface sites, amounts and organization of adsorbed water, formation of neutral and charged surface functionalities, bonding of solvated ions, etc. The CDF of metal and hydrogen atoms (electron-donors) are more sensitive to the mentioned factors than the CDF of O, N, and C atoms (electron acceptors) in various systems. As a whole, the use of the CDF and SDF in parallel expands the tool possibility in detailed analysis of the structural and interfacial effects in dried and wetted complex nanomaterials. Розробка додаткових інструментів для аналізу електронної структури складних наноматеріалів залежно від особливостей їхньої просторової та хімічної будови являє інтерес як з практичної, так і з теоретичної точок зору. Тому в цій роботі розробляється підхід, заснований на обчисленнях функцій розподілу заряду (CDF) паралельно з розрахунками функцій розподілу хімічних зсувів (SDF) протонів, який застосовується до низки складних наноматеріалів. Бінарні нанооксиди (оксид алюмінію/діоксид кремнію, діоксид титану/діоксид кремнію та ін.), допований 3d-металами анатаз, функціоналізоване активоване вугілля, вуглецеві нанотрубки, фулерен С60, оксид графену та N-легований графен розглянуто як представників різних класів комплексних наноматеріалів. Застосування CDF та SDF аналізу для складних систем дає глибші уявлення про особливості електронної будови залежно від складу матеріалів, легування головної фази допантами при різних кількостях легуючих речовин, структури О- та ОН-вмісної поверхні, кількості та організації адсорбованих молекул води, утворення заряджених поверхневих функціональних груп та сольватованих іонів. CDF атомів металу та водню (донори електронів) більш чутливі до згаданих факторів, ніж CDF атомів O, N та C (акцептори електронів). Паралельне використання CDF та SDF розширює можливості детального аналізу структурних та міжфазних ефектів у гідратованих складних матеріалах. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-08-25 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/590 10.15407/hftp12.03.157 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 157-167 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 3 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 157-167 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 3 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 157-167 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/590/598 Copyright (c) 2021 V. M. Gun'ko |
| spellingShingle | комплексні наноматеріали атомні заряди хімічний зсув протонів функції розподілу ТФГ методи напівемпіричні квантовохімічні методи Gun'ko, V. M. Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title | Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title_alt | Quantum-chemically computed integral characteristics of complex nanomaterials |
| title_full | Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title_fullStr | Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title_full_unstemmed | Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title_short | Квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| title_sort | квантовохімічно розраховані інтегральні характеристики складних наноматеріалів |
| topic | комплексні наноматеріали атомні заряди хімічний зсув протонів функції розподілу ТФГ методи напівемпіричні квантовохімічні методи |
| topic_facet | complex nanomaterials atomic charges chemical shifts of protons distribution functions DFT method semiempirical method комплексні наноматеріали атомні заряди хімічний зсув протонів функції розподілу ТФГ методи напівемпіричні квантовохімічні методи |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/590 |
| work_keys_str_mv | AT gunkovm quantumchemicallycomputedintegralcharacteristicsofcomplexnanomaterials AT gunkovm kvantovohímíčnorozrahovanííntegralʹníharakteristikiskladnihnanomateríalív |