Вестник Кольского научного центра РАН. 2016, №4.

Двойные связи на фуллеренах С 6 0 -С 1 0 0 в их числе высокосимметричного С80 ( 35m), согласно [7], делокализованными являются все связи, что приводит к его высокой неустойчивости. Выделенный же нами IPR-фуллерен С72 (12 2m) с п. г. а. = 24, имея не нарушающие симметрию локализованные связи, считается нестабильным из-за двух короненовых субструктур, уплощение которых вызывает сильные стерические напряжения [3]. Неустойчивость С72 объясняется и другими причинами. Например, в [7] рассмотрен критерий стабильности, суть которого в следующем: составляется кортеж (h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6), где hi — число гексагонов, смежных ровно с i другими гексагонами. Фуллерен считается стабильным, если в соответствующем кортеже отлично от нуля только одно число hi или только два подряд идущих числа hi и hi + 1 . Для известных стабильных фуллеренов С 6 0 и С70 соответствующие кортежи равны (0, 0, 20, 0, 0, 0) и (0, 0, 10, 15, 0, 0), а для С72 — (0, 0, 0, 12, 12, 0, 2), т. е. последний, согласно данному критерию, нестабилен. Это же касается и остальных (за исключением С60) выделенных авторами настоящей статьи форм. Рассмотренный выше икосаэдрический IPR-фуллерен С80, напротив, стабилен по данному критерию, так как имеет кортеж (0, 0, 0, 0, 30, 0, 0). Отметим, что применительно ко всему множеству фуллеренов данный критерий выделяет большое число низкосимметричных (вплоть до тривиальной симметрии) форм, что делает его сомнительным признаком стабильности. Заключение Полученные результаты показывают, как сильно сокращается множество фуллеренов при введении всего двух правил построения их структуры связей. Подобных правил известно гораздо больше, равно как и критериев стабильности. Подчас между этими понятиями не делается различия. Соответственно, наборы «потенциально стабильных» фуллеренов разнятся в зависимости от подходов, пересекаясь только на экспериментально подтвержденных формах, среди которых почти всегда присутствуют известные С60 и С70. Теоретическое многообразие форм фуллеренов опирается на два основных правила: каждый атом молекулы имеет только трех соседей и входит либо в пентагональный, либо в гексагональный цикл. Ослабление этих правил, например разрешение тетра- или гептациклов, влечет еще большее многообразие. Физические ограничения (минимизация энергии напряжения, распределение л-связей и прочее) сильно сужают круг потенциально стабильных форм. Но и эти ограничения могут быть пересмотрены в случае экзо-, и эндоэральных соединений. Выделенные в этой работе фуллерены отвечают только одному критерию стабильности — отсутствию смежных пентагонов. Результаты удовлетворяют ряду других критериев, явно не вытекающих из установленных правил, хотя и не включают в себя очевидный и экспериментально подтвержденный фуллерен С 7 0 , для структуры которого вынужденно необходимы либо двойные связи на пентагонах, либо делокализация связей в экваториальных гексагонах. Исследование взаимосвязи различных критериев стабильности — тема для дальнейших исследований. ЛИТЕРАТУРА 1. Степенщиков Д. Г. Морфология и симметрия гигантских фуллеренов // Российские нанотехнологии. 2016. № 7-8. С. 47-50. 2. Степенщиков Д. Г., Войтеховский Ю. Л. О двойных связях на фуллеренах // Вестник МГТУ. 2016. Т. 19, № 1/1. С. 138-141. 3. Taylor R., Walton D. R. M. The chemistry of fullerenes // Nature. 1993. Vol. 363. P. 685-693. 4. Kroto H. W. The stability of the fullerenes Cn, with n = 24, 28, 32, 36, 50, 60 and 70 // Nature. 1987. Vol. 329. P. 529-531. 5. Kovalenko V. I., Khamatgalimov A. R. Open-shellfullerene C 74 : phenalenyl-radicalsubstructures // Chemical Physics Letters. 2003. Vol. 377. P. 263-268. 6. Хаматгалимов А. Р., Коваленко В. И. Характерные причины нестабильности фуллеренов на примере C 72 и C 74 // Структура и динамика молекулярных систем. 2003. Вып. 10, ч. 3. С. 186-189. 7. Хаматгалимов А. Р., Коваленко В. И. Эндоэдральные высшие фуллерены: структура и свойства // Рос. хим. журн. 2004. Т. XLVIII, № 5. С. 28-36. 8. Vukičevič D., Kroto H. W., Randič M. Atlas of Kekule valence structures of Buckminsterfullerene // Croat. Chem. Acta. 2005. Vol. 78 (2). P. 223-234. 9. Vukičevič D., Gutman I., Randič M. On instability of fullerene C 72 // Croat. Chem. Acta. 2006. Vol. 79 (3). P. 429-436. 10. Randič M., Vukičevič D. Kekule structures of fullerene C 70 // Croat. Chem. Acta. 2006. Vol. 79 (3). P. 471-481. 11. Khamatgalimov A. R., Kovalenko V. I. Electronic structure and stability of Cbq fullerene IPR isomers // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 4/2016(27) 41