Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, professor of St. Petersburg Academy of Sciences on Strength Problems
доктор физико-математических наук, профессор, профессор Санкт-Петербургской Академии наук проблем прочности
PhD (Physics and Mathematics), assistant professor of Department of Experimental Physics
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры экспериментальной физики
engineer of Department of Mechanics and Control Processes
инженер Высшей школы механики и процессов управления
According to the periodic system of fullerenes, all the fullerenes can be classified into the groups having different symmetry. It is supposed that the fullerenes of one and the same symmetry have similar properties. Before the appearance of the periodic system in 2017 the fullerenes were chosen for study at a random way that instead of ordering the results only increased information entropy. We have studied possible ways of generation and growing the fullerenes, which refer to the group having three-fold T-symmetry. Beginning with cyclopropane C3H6 producing clusters C6, we have obtained elementary fullerenes C6 as well as mini-fullerenes C12, which in their turn have produced the fullerenes from C18 to C48, perfect and imperfect, as well as nanotubes. The basic perfect fullerenes C18, C24, C30, C36, C42 and C48 have the ordinary three-fold symmetry, the intermediate ones having no such symmetry. Their imperfection is connected with extra ‘interstitial’ or carbon dimers, the dimers playing the role of defects. One can define the imperfect fullerenes with defects as the fullerenes having topological three-fold symmetry. We have calculated their shape and energies using Avogadro package and discussed possible reasons of their dependence on a fullerene size and shape. We have found that the fullerenes can be divided into two groups, alive that can grow, and dead which are impotent. Taking into account the results obtained early, allows us to make predictions that the dead fullerenes C24R, C32R, C40R and C48R of three-, four-, five- and six-fold symmetry have the most chance to be found experimentally with comparison of their isomers.
В соответствии с периодической системой фуллеренов все фуллерены можно классифицировать по группам, имеющим разную симметрию. Есть основания полагать, что фуллерены с одним и тем же типом симметрии имеют схожие свойства. До возникновения периодической системы в 2017 году фуллерены для изучения выбирались случайным образом, что вместо упорядочения результатов только увеличивало энтропию информации. Мы изучили возможные способы создания и выращивания фуллеренов, относящихся к группе фуллеренов, имеющих трехступенчатую Т-симметрию. Начиная с кластеров C6, образующих циклопропан C3H6, мы получили элементарные фуллерены C6, а также мини-фуллерены C12, которые, в свою очередь, образовали фуллерены от C18 до C48, идеальные и неидеальные, а также нанотрубки. Основные идеальные (совершенные) фуллерены C18, C24, C30, C36, C42 и C48 имели обычную симметрию третьего порядка, промежуточные фуллерены не имели такой симметрии. Их несовершенность связана с дополнительными «внедренными», или углеродными, димерами, играющими роль дефектов. Можно описать неидеальные (несовершенные) фуллерены с дефектами как фуллерены, имеющие топологическую симметрию третьего порядка. Используя редактор Авогадро, мы рассчитали их форму и энергии и обсудили возможные причины их зависимости от размера и формы фуллерена. Установлено, что фуллерены можно разделить на две группы: живые и способные расти и мертвые, неактивные. Учитывая полученные ранее результаты, можно предположить, что мертвые фуллерены C24R, C32R, C40R и C48R с симметриями третьего, четвертого, пятого и шестого порядка имеют больше шансов быть обнаруженными экспериментально по сравнению с их изомерами.