Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Топология электронной плотности и молекулярные параметры монохлорзамещенных производных антрацена: QTAIM-анализ позиционной изомерии в контексте молекулярной электроники

А.М. Рихмайер, Е.М. Чернова, Ю.Д. Орлов, М.А. Рихмайер

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX

Оригинальная статья

Аннотация: Выполнен систематический анализ топологии электронной плотности позиционных изомеров монохлорантрацена. Расчеты реализованы в рамках теории функционала электронной плотности B3LYP с базисом 6-311G. Анализ полученной электронного строения осуществлялся с использованием квантовой теории атомов в молекуле. Установлено, что положение атома хлора оказывает влияние на распределение электронной плотности в антраценовом ядре, что проявляется в изменении значений атомных зарядов и объемов, энергиях ионизации и сродства к электрону. Показано, что 9-хлорантрацен характеризуется максимальной делокализацией электронной плотности, максимальной энергией сродства к электрону и минимальной энергией ионизации, что предсказывает высокую подвижность носителей заряда. Полученные результаты демонстрируют эффективность использования дескрипторов электронной топологии для предсказательного дизайна органических полупроводников на уровне изолированной молекулы.

Ключевые слова: монохлорантрацен, QTAIM, топология электронной плотности, позиционная изомерия, молекулярная электроника, органические полупроводники, энергия ионизации, энергия сродства к электрону, энергия ширины запрещённой зоны

  • Рихмайер Артем Михайлович – аспирант 3 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Чернова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Орлов Юрий Димитриевич – д.х.н., профессор, заведующий кафедрой общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Рихмайер Мария Андреевна – аспирант 1 года обучения кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка для цитирования:

Рихмайер, А.М. Топология электронной плотности и молекулярные параметры монохлорзамещенных производных антрацена: QTAIM-анализ позиционной изомерии в контексте молекулярной электроники / А.М. Рихмайер, Е.М. Чернова, Ю.Д. Орлов, М.А. Рихмайер // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2026. - Вып. 18. - С. __-__. DOI: 10.26456/pcascnn/2026.18.XXX. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Wang, C. Semiconducting π-conjugated systems in field-effect transistors: a material odyssey of organic electronics / C. Wang, H. Dong, W. Hu, Y. Liu, D. Zhu // Chemical Reviews. – 2012. – V. 112. – I. 4. – P. 2208-2267. DOI: 10.1021/cr100380z.
2. Gershenson, M.E. Colloquium: electronic transport in single-crystal organic transistors / M.E. Gershenson, V. Podzorov, A.F. Morpurgo // Reviews of Modern Physics. – 2006. – V. 78. – I. 3. – P. 973-989. DOI: 10.1103/RevModPhys.78.973.
3. Anthony, J.E. Functionalized acenes and heteroacenes for organic electronics / J.E. Anthony // Chemical Reviews. – 2006. – V. 106. – I. 12. – P. 5028-5048. DOI: 10.1021/cr050966z.
4. Figueira-Duarte, T.M. Pyrene-based materials for organic electronics / T.M. Figueira-Duarte, K. Müllen // Chemical Reviews. – 20011. – V. 111. – I. 11. – P. 7260-7314. DOI: 10.1021/cr100428a.
5. Metrangolo, P. Halogen versus hydrogen / P. Metrangolo, G. Resnati // Science. – 2008. – V. 321. – № 5891. – P. 918-919. DOI: 10.1126/science.1162215.
6. Бейдер, Р. Атомы в молекулах: Квантовая теория / Р. Бейдер. – М.: Мир, 2001. – 532 с.
7. Popelier, P.L.A. Atoms in molecules: an introduction / P.L.A. Popelier. – Essex: Pearson Education, 2000. –164 p.
8. Чернова, Е.М. Исследование электронного строения молекулы нафталина и его радикалов / Е.М. Чернова, Е.А. Мирошниченко, М.А. Рихмайер, М.Ю. Орлов, Ю.Д. Орлов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия, – 2022. – №3(49). – С. 125-129. DOI: 10.26456/vtchem2022.3.15.
9. Чернова, Е.М. Влияние свободной валентности на распределение электронной плотности в бензольном кольце / Е.М. Чернова, Н.П.Русакова, Е.А. Мирошниченко, Ю.Д. Орлов // Вестник Тверского государственного университета. Серия «Химия». – 2021. – № 4 (46). – С. 85-89. DOI: 10.26456/vtchem2021.4.10.
10. Чернова, Е.М. Электронное строение свободного радикала 9-флуоренил в рамках QTAIM / Е.М. Чернова, Ю.Д. Орлов, Е.А. Мирошниченко // Физико-химические основы кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2025. – Вып. 17. – С. 514-521. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.514.
11. Frisch, M.J. Gaussian 16 (Revision B. 0.1) / M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel et al. – Wallingford CT: Gaussian Inc., 2016.
12. Keith, T.A. AIMAll (Version 11.09.18, Professional). – Режим доступа: www.url: http://aim.tkgristmill.com. – 1.06.2026.
13. Игнатов, С.К. Квантовохимическое моделирование атомно-молекулярных процессов / С.К. Игнатов. – Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 2019. – 94 c.
14. Lu, L. An improved B3LYP method in the calculation of organic thermochemistry and reactivity / L. Lu, H. Hu, H. Hou, B. Wang // Computational and Theoretical Chemistry. – 2013. – V. 1015. – P. 64-71. DOI: 10.1016/j.comptc.2013.04.009.
15. Маманд, Д.М. Теоретическое и экспериментальное исследование антрадитиофена в различных растворах / Д.М. Маманд, Х.Х. Расул, П.Х. Омер, Х.М. Квадр // Конденсированные среды и межфазные границы. 2022. – Т. 24. – № 2. – С. 227-242. DOI: 10.17308/kcmf.2022.24/9263.
16. Kronik, L. Piecewise linearity, freedom from self-interaction, and a Coulomb asymptotic potential: Three related yet inequivalent properties of the exact density functional / L. Kronik, S. Kümmel // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2020. – V. 22. – I. 29. – P. 16467-16481. DOI: 10.1039/D0CP02564J.
17. Zhan, C.-G. Ionization potential, electron affinity, electronegativity, hardness, and electron excitation energy: molecular properties from density functional theory orbital energies / C.-G. Zhan, J.A. Nichols, D.A. Dixon // Journal of Physical Chemistry A. – 2003. – V. 107. – I. 20. – P. 4184-4195. DOI: 10.1021/jp0225774.
18. Zhang, G. Comparison of DFT methods for molecular orbital eigenvalue calculations / G. Zhang, C. Musgrave // Journal of Physical Chemistry A. – 2007. – V. 111. – I. 8. – P. 1554-1561. DOI: 10.1021/jp061633o.
19. Орлов, Ю.Д. Определение энтальпий образования органических свободных радикалов по энергиям диссоциации связей. Сообщение 4. Алкилзамещенные производные фенила и бензила / Ю.Д. Орлов, В.О. Лавров, Ю.А. Лебедев // Известия Академии наук. Серия химическая. – 2001. – № 6. – С. 923-929. DOI: 10.1023/A:1011392513152.

Содержание |