Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из дефекта Stone Wales )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нафталин-фульвален fullcolor.png

Каменный Уэльс дефект представляет собой дефекты кристалла , который включает в себя изменение связности двух -связанных углеродных атомов, что приводит к их вращения на 90 ° по отношению к средней точке их связи. [1] Реакция обычно включает преобразование структуры, подобной нафталину, в структуру, подобную фульвалену , то есть два кольца, которые имеют общую кромку, по сравнению с двумя отдельными кольцами, вершины которых связаны друг с другом.

Пиренский камень-Уэльс.png
Дефект Стоуна – Уэльса в двумерном диоксиде кремния (HBS, в центре) и графене (внизу): модель и изображения ПЭМ . [2]

Реакция происходит на углеродных нанотрубок , графена и аналогичных структур углерода, где четыре смежных шестичленные кольца в пирена -подобных области изменяются на два пятичленные кольца и два-семь - членные кольца , когда связь , объединяющая два прилегающих кольца вращаются. Считается, что в этих материалах перегруппировка имеет важные последствия для химических, электрических и механических свойств. [3] Перегруппировка является примером перегруппировки пирациклена .

История [ править ]

Дефект назван в честь Энтони Стоун и Дэвид Дж Wales в Кембриджском университете , который описал его в 1986 году работе [4] на изомеризация из фуллеренов . Однако подобный дефект был описан гораздо раньше Питером Троуэром в статье о дефектах графита . [5] По этой причине иногда используется термин дефект Стоуна – Троуэра – Уэльса .

Структурные эффекты [ править ]

Дефекты были визуализированы с помощью сканирующей туннельной микроскопии [ необходима ссылка ] и просвечивающей электронной микроскопии [6] и могут быть определены с помощью различных методов колебательной спектроскопии . [ необходима цитата ]

Было высказано предположение, что процесс коалесценции фуллеренов или углеродных нанотрубок может происходить посредством последовательности таких перегруппировок. [ необходима цитата ] Считается, что дефект ответственен за наноразмерную пластичность и переходы между хрупкостью и пластичностью в углеродных нанотрубках. [ необходима цитата ]

Химические данные [ править ]

Энергия активации для простого движения атомов, которое дает вращение связи, проявляющееся в дефекте Стоуна – Уэльса, довольно высока - барьер в несколько электронвольт . [3] [7], но различные процессы могут создавать дефекты при значительно более низких энергиях, чем можно было бы ожидать. [6]

Перегруппировка создает структуру с меньшей резонансной стабилизацией между задействованными sp 2 атомами и более высокой энергией деформации в локальной структуре. В результате дефект создает область с большей химической реакционной способностью, в том числе действуя как нуклеофил [ необходима цитата ] и создавая предпочтительный сайт для связывания с атомами водорода. [8] Высокое сродство этих дефектов к водороду в сочетании с большой площадью поверхности основного материала может сделать эти дефекты важным аспектом при использовании углеродных наноматериалов для хранения водорода. [8]Включение дефектов вдоль сети углерод-нанотрубка может запрограммировать схему углерод-нанотрубка для увеличения проводимости на определенном пути. [ необходима цитата ] В этом сценарии дефекты приводят к делокализации заряда, которая перенаправляет входящий электрон по заданной траектории.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Брейфиндли, Евангелина; Ирас, Эрика Э .; Кастро, Клэр; Карни, Уильям Л. (2015). "Перегруппировки Стоуна – Уэльса в полициклических ароматических углеводородах: вычислительное исследование". J. Org. Chem . 80 (8): 3825–3831. DOI : 10.1021 / acs.joc.5b00066 . PMID  25843555 .
  2. ^ Björkman, T; Kurasch, S; Лехтинен, О; Котакоски, Дж; Язьев, О.В.; Шривастава, А; Скакалова, В; Smet, JH; Kaiser, U; Крашенинников, А.В. (2013). «Дефекты в двухслойном кремнеземе и графене: общие тенденции в различных гексагональных двумерных системах» . Научные отчеты . 3 : 3482. Bibcode : 2013NatSR ... 3E3482B . DOI : 10.1038 / srep03482 . PMC 3863822 . PMID 24336488 .  
  3. ^ а б Чжоу, LG; Ши, Сань-Цян (2003). «Энергия образования дефектов Стоуна – Уэльса в углеродных нанотрубках» (PDF) . Прил. Phys. Lett . 83 (6): 1222–1225. Bibcode : 2003ApPhL..83.1222Z . DOI : 10.1063 / 1.1599961 . ЛВП : 10397/4230 .
  4. ^ Стоун, AJ; Уэльс, ди-джей (1986). «Теоретические исследования икосаэдра C 60 и некоторых родственных структур». Письма по химической физике . 128 (5–6): 501–503. Bibcode : 1986CPL ... 128..501S . DOI : 10.1016 / 0009-2614 (86) 80661-3 .
  5. Перейти ↑ Thrower, PA (1969). «Исследование дефектов графита с помощью просвечивающей электронной микроскопии». Химия и физика углерода . 5 : 217–320.
  6. ^ a b Kotakoski, J .; Мейер, JC; Kurasch, S .; Santos-Cottin, D .; Kaiser, U .; Крашенинников, А.В. (2011). «Превращения типа Стоуна – Уэльса в углеродных наноструктурах под действием электронного облучения». Phys. Rev. B . 83 (24): 245420–245433. arXiv : 1105.1617 . Bibcode : 2011PhRvB..83x5420K . DOI : 10.1103 / PhysRevB.83.245420 .
  7. ^ Фаулер, Патрик В .; Бейкер, Джон (1992). «Энергетика превращения пирацилена Стоуна – Уэльса». J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (10): 1665–1666. DOI : 10.1039 / P29920001665 .
  8. ^ a b Летарди, Сара; Селино, Массимо; Клери, Фабрицио; Розато, Витторио (2002). «Адсорбция атомарного водорода на дефекте Стоуна – Уэльса в графите». Наука о поверхности . 496 (1–2): 33–38. Bibcode : 2002SurSc.496 ... 33L . DOI : 10.1016 / S0039-6028 (01) 01437-6 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с дефектом Стоун-Уэльс, на Викискладе?