Estudio semiempírico PM7 de fullereno C₆₀ dopado con metales de transición por substitución

Abstract

En el presente trabajo se reportan cálculos semiempíricos utilizando el método PM7 para el estudio de fullerenos de tipo C_n con n = 60 y fullerenos dopados con metales de transición C_n-1X, con X = Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt y Au. Se investigaron las propiedades estructurales, energéticas y electrónicas. Se optimizó la estructura del fullereno C₆₀ y luego se sustituyó por separado, un átomo de carbono por los diferentes átomos metálicos en estudio.La estructura del fullereno resulta modificada solamente en la proximidad del átomo dopante. Los resultados indican que existen algunas interacciones entre los carbonos C_n-1 y los átomos X. La diferencia de energía entre orbitales de frontera, ΔE, muestra una tendencia decreciente respecto al sistema C₆₀ que varía desde 6,7 eV para el sistema original a 4,8 eV para el sistema dopado C₅₉Au.

In this research work semiempirical calculations are reported using the PM7 method for the study of fullerenes of type C_n with n=60 and fullerenes doped with metals of transition C_n-1X, with X= Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ag, Pt and Au. Structural, energetic and electronic properties were investigated: The structure of fullerene C₆₀ was optimized and then a carbon atom for the different metallic atoms in study was replaced separately. The structure of the fullerene was modified only in the proximity of the doped atom. Results indicate that there are some interactions between carbons C_n-1 and atoms X. The energy difference between orbital of border, ΔE, shows a decreasing tendency with regard to the system C₆₀ that changes from 6,7 eV for the original system 4,8 eV to the doped system C₅₉Au. Both the ionization potential and the ΔE show the same tendency for the different structures, being the biggest value for original system. The least value of the heat of formation corresponds to C₆₀ with 831 kcal/mol, the closest to this is 845 kcal/mol for C₅₉Fe, being more value remote the C₅₉Au with 993 kcal/mol which is the least stable structure.