Ce qui est largement disponible dans le monde des nanomatériaux intelligents, très symétrique et peu coûteux? Structures creuses en carbone, en forme de ballon de football, appelés fullerènes. Leurs applications vont de la photosynthèse artificielle et de l'optique non linéaire à la production de films photoactifs et de nanostructures. Pour les rendre encore plus flexibles, les fullerènes peuvent être combinés avec des nanostructures ajoutées. Dans une nouvelle étude publiée dans EPJ D , Kirill B. Agapev de l'Université ITMO, Saint-Pétersbourg, Russie, et ses collègues ont développé une méthode qui peut être utilisée pour de futures simulations de complexes de fullerènes et ainsi aider à comprendre leurs caractéristiques.
En raison de la forte affinité pour l'électron et de la faible énergie de réarrangement, fullerènes, et C60 en particulier, ont tendance à jouer le rôle d'accepteurs d'électrons. Des polymères spécifiques peuvent donc transférer des électrons au cœur du fullerène C60. Par exemple, le composé donneur-accepteur le plus connu impliquant C60 a été utilisé dans les cellules solaires photoélectriques. Dans cette étude, les auteurs proposent donc un nouveau modèle montrant les variations du fullerène C60 (sous sa forme d'ions négatifs (C60-), forme neutre (C60), et la forme d'ions chargés positivement (C60+)) qui peuvent être utilisées dans des simulations de dynamique moléculaire. Particulièrement, comprendre son énergie - appelée énergie potentielle électrostatique, ou pseudopotentiel, qui dépend du niveau de corrélation de la molécule avec ses électrons - peut faciliter les études ultérieures de ces composés complexes.
Agapev et ses collègues ont développé un modèle qui repose sur des densités de charges électroniques calculées à partir de zéro. En faisant la moyenne de l'énergie potentielle électrostatique totale sur toute la sphère de la molécule de fullerène et de leur dépendance sur la distance du centre de la molécule, les auteurs fournissent un modèle de la diffusion d'énergie des électrons dans les diverses formes des molécules de fullerène. Ils démontrent que les corrélations électroniques, combinée à la diminution de la densité électronique, rendre l'énergie potentielle bien plus profonde pour les électrons.
