Введение
1. Новые металлсодержащие неорганические наноструктуры: синтез и свойства 12
1.1. Каркаси ые метал л-углеродные наночастицы (металл окарбоэдрены) 14
1.2. Неорганические ианотрубки: синтез, свойства, атомные модели 19
1.3. Гибридные наноматериалы (пнподы): синтез, структура, свойства 27
2. Методы расчета электронного строения и химической связи для наноіазмерньіх систем 32
2.1. Общие методы квантовой теоряи 32
2.2. Теория функционала плотности 34
2,3. Обменно-корреляциоипьіи функционал и приближение локальной электронной плотности 37
2.4. Общая характеристика кластерных и зонных методов расчета 39
2.5. Метод дискретного варьирования (ДИ) 39
2.6. Расширенный метод Хюккеля - сильной связи (ТВ-ЕНМ) 41
2.7. Самосогласоианннй зонный метод функционала зарядопои плотности-сильной связи (DFTB) 43
3. Электронное строение и химическая связь в новых «смешанных» металл-углеродных наноструктурах на основе металлокарбоздренатівсіинанокристаллитатігзси 49
3.1. Энергетические спектры «идеальных» титанокарбоэдренов ТівСі2 (изомеры Т|,иТ<] симметрии) и накокристаллитаТїпСі4 50
3.1.1. Электронная структура титанокарбоэдрснов ТЇ&Сп 51
3.1.2. Межатомные связи и электронная структура нанокристаллитаТіізСн 53
3.2. Общие закономерности формирования электронных свойств в кристаллическом и молекулярных карбидах титана 57
3.3. Электронная структура «смешанных» титанокарбоэдренов Ті7МСп (М = 3d, 4tl металлы) 61
3.3.1. Структурные модели «смешанных» меткаров ТІ7МС12 и нанокомпозитов М@С-ПТ 61
3.3.2. Электронная структура и межатомные связи в «смешанных» титанокариоздренахТіуМСцСМ = Sc, V, Cr, Fe, Си) 63
3.3.3. Электронные состояния 3d- атомов, инкапсулированных в углеродные нанотрубки 69
3.3.4. «Смешанные» титанокарбоэдрены ТІ7МС12 (M-Y, Zr,Nb...,Ag) 75
3.4. Электронная структура «смешанных» нанокристаллитов ТІпМСп (М = 3d металлы) 83
4. Моделирование новых квлзиодюмерных (ианотрубки) и квазинульмерных (фуллереиоподоеные молекулы) наноструктур на основе слоистых соединений металлов 90
4.1. Электронные свойства однослойных (6,6), (11,11) и (20,0) нанотрубок на основе нового сверхпроводника MgB^, родственных Л1В2 —подобных диборидов МВ2 (М *= AI,SctTi)iiLiBC 92
4.1.1. Атомные модели диборидных трубок 93
4.1.2. MgBi нанотрубки 96
4.1.3. AlB2lScB2 и ТІВ2 ианотрубки 98
4.1.4. LiDC и LicsBC нанотрубки 99
4.2. Модели многослойных нанотрубок MgB2 и панотубулярного композита (б,б)А1В2@(12,12)МвВг 101
4.2.1. Многослойные трубки диборида магния 101
4.2.2, Композитная трубка (6,6)AlB2@(12,12)MgB2 103
4.3. Фуллереноподобные напокластеры на основе диборидов металлов: атомная структура, электронное строение, химическая связь 105
4.3.1. Молекулы МпВ2п 106
4.3.2. Молекулы MioB2o@MqoB|goи М\ъВ2о@Мч%Вт 110
4.4 Особенности межатомных связей и электронных состояний аллотропных форм MgB2: 3D {кристалл) ->2D (пленка) -^Ш(нанотрубка) -^0D (нагюкластер) 111
4.5. Моделирование электронного строения нанотрубок новых сверхпроводящих тройных силицидов со структурой типа А1В2 116
4.6. Атомная структура, электронное строение к межатомные взаимодействия в нанотруоках сверхпроводящего дпселенида ниобия, автоинтсркалированной фазы Nbi+xSeiH каркасных (фул л ер енопод об ных) молекулах NbSe2 121
4.6.1. Напотрубки дисслснида ниобия 122
4.6.2. Напотрубкиаатошітеркалїфопаїпюгодиселелвда ниобия Nbi+xSe2 12S
4.6.3. Фуллерсноподобные молекулы NbSc2 131
5. Электронная структура и свойства ііаіютрубок сульфидов переходных металлов 137
5.1. Зонная структурам фазовая стабильность 2Н и IT-подобных нанотрубок дисульфида титана T1S2 138
5.2. Допирование нанотрубок: энергетические зоны и особенности атомного строения «смешанных» Moi,4Nb*S2 нанотрубок 147
5.3. Моделирование механических характеристик неорганических нанотрубок: процесс разрыва углеродных и MoS2 нанотрубок 156
5.3.1. Механические и электронные свойства углеродных нанотрубок 157
5.3.2. Деформации нанотрубок дисульфида молибдена 161
6. Электронная структура новых гибридных структур: металлокарвоэдрены и фуллерены в неорганических нанотрубках 165
6.1. Новые гибридные наноструктуры - металлокарбоэдрены (Sc,Ti,V)sCi2 в углеродных -панотрубках: квантово-химическое моделирование электронной структуры и химической связи 166
6.2. Мсткары (Sc,Ti,V)gC[2 в бор-азотных нанотрубках 172
6.3.Меткары (Zr,Nb)gCi2 в углеродных, BN? Si и GaN нанотрубках 173
6.4. Эффекты инкапсуляции (Sc,T[,V)sCi2 в бор-углерод-азотные нанотрубки переменного состава 175
6.5.Квантово-химическое моделирование новых гибридных наноструктур: малые фуллерсны С20И Сгз в однослойных бор-азотных нанотрубках 181
Основные выводы 188
