Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Интерес к квантовохимическпм расчетам электронной структуры твердых тел, хемосорбции и поверхностных структур в последнее время возрастает, о чем свидетельствует рост числа публикаций в различных отечественных и зарубежных научных журналах. Это связано с практической направленностью подобных исследований, важных для развития таких областей, как гетерогенный катализ, проблема создания устойчивых поверхностей и защиты от коррозии, задача разработки эффективных адсорбентов, материалов для хроматографии и микроэлектроники и т.д. При изучении вышеупомянутых процессов центральное место занимает понимание физических явлений на электронном уровне. Физические методы исследования требуют применения теоретических подходов и моделей, которые наряду с экспериментальными методами могут обеспечить еще более полную информацию об особенностях электронного строения вещества.
В настоящее время для изучения дефектов в твердых телах нашли широкое применение квантовохимические подходы, основанные на использовании молекулярных моделей совершенных кристаллов и кристаллов с дефектами и расчетных схем молекулярной квантовой химии. Кроме того, методы квантовой химии стали применять не только для изучения дефектов в объеме кристалла, но и для дефектов на поверхности, для исследования процессов диффузии и рекомбинации точечных дефектов. Такого рода задачи пока невозможно решить на основе традиционных подходов, так что квантовохпмическое моделирование оказывается в этих случаях одним из немногих практически реализуемых методов.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной работы является развитие математического аппарата теории орбитально-стехпометрпческого кластера (ОСК) с учетом взаимодействия кластера с его кристаллическим окружением в рамках полуэмппрпческой квантовохпмпческой расчетной схемы MNDO и изучение электронной структуры ионных кристаллов, тетраэдрических полупроводников, кремнеземов и алюмосиликатов как с совершенной структурой, так и с дефектами типа поверхностных активных центров.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В настоящей работе предлагается новая схема изучения электронного строения твердых тел на основе теории орбитально-стехпометрпческого кластера, развитой для учета взаимодействия кластера с остатком кристалла и модифицированной для изучения как понно-ковалентных, так и чисто ионных твердых тел. Изучено электронное строение кремнеземов, алюмосиликатов, ионных кубических
кристаллов и тетраэдрических полупроводников. ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
-
Теория псевдомолекулярного орбптально-стехпометрического кластера (ОСК) в приближении MNDO.
-
Теория ионно-встроенного орбитально-стехиометрического кластера (ИВ-ОСК).
-
Результаты расчета электронного строения и энергетических характеристик оксида кремния, оксида алюминия и тетраэдрических полупроводников, изученных методом ИВ-ОСК.
-
Возможность существования ферромагнитной фазы углерода.
-
Особенности электронного строения поверхностей оксидных твердых тел и энергетические характеристики взаимодействия последних с молекулами газовой фазы.
ДОСТОВЕРНОСТЬ основных результатов обеспечивается корректным использованием разработанной математической модели орбитально-стехиометрического кластера и полуэмпирической квантовохимиче-ской схемы MNDO, параметры которой получены из эксперимента.
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы при интерпретации экспериментальных данных по тетраэдрическим полупроводникам, а также для изучения поверхностных свойств кремнеземов и алюмосиликатов. Сделанное в работе обобщение теории ОСК открывает новые возможности для изучения устойчивости поверхности и точечных дефектов в твердых телах.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты докладывались на семинаре "Энергетическая структура неметаллических кристаллов с разным типом химической связи" (Ужгород, 1991 г.), X Всесоюзном совещании по квантовой химии (Казань, 1991 г.), Первой Всесоюзной конференции по теоретической органической химии (Волгоград, 1991 г.). Научных конференциях Волгоградского госуннверсптета (1993, 1994, 1995 гг.), XI Семинаре по межмолекулярному взаимодействию и конформацпям молекул (Пущпно-на-Оке, 1993 г.), XI Всероссийском совещании по квантовой химии (Ростов-на-Дону, 1994 г.).
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Основные положения диссертации опубликованы в соавторстве с научным руководителем профессором А.О. Лптпнскпм. Автор диссертации принимал непосредственное участие в разработке и реализации теорий ОСК п ИВ-ОСК, проведении вычислении, обсуждениях п осмысливании полученных результатов.
СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит
из введения, шести глав, заключения, приложения и списка литературы из 97 наименований, содержит 160 страниц основного текста, 24 рисунка и 37 таблиц.
