Estudio teórico del confinamiento de gases nobles en fullerenos

Abstract

En este trabajo se propone una metodologı́a para el estudio de átomos de helio, neón y argón confinados en diferentes fullerenos (C24 , C30 , C60 y C70 ). La metodologı́a esta basada en la descripción de los átomos de gases nobles descritos como especies cuánticas que experimentan un potencial externo aproximado como un potencial de pares Lennard-Jones (8-6) con cada carbono del fullereno. Los resultados para dos átomos confinados señalan que las densidades nucleares cambian de acuerdo a la forma y simetrı́a del potencial externo. Para los sistemas He2@C24 y He2@C60 la densidad se deslocaliza, describiendo de un modo general las posibles rotaciones de los átomos dentro de la cavidad, mientras que para los sistemas He2@C30 y He2@C70 la densidad de cada átomo se ubica en dos regiones definidas, de manera análoga ocurre con los sistemas de neón y argón. Los resultados muestran que las energı́as totales obtenidas bajo la aproximación del orbital molecular para cualquier partı́cula utilizando potenciales tipo Lennard-Jones (APMO-LJ, por sus siglas en inglés) son mayores a las obtenidas de forma clásica ya que se incluye la energı́a de punto cero. Adicionalmente, el efecto del espı́n fue comprobado con el cambio en las densidades obtenidas para las configuraciones singlete y triplete.

Abstract: In this work we propose a methodology for the study of helium, neon and argon confined in different fullerenes ( C24, C30 , C60 y C70 ). In this methodology the noble gases atoms are treated as quantum species (dressed nuclei) interacting with each carbon coordinates in the fullerene through a Lennard-Jones (8-6) potential. The results of two confined atoms indicate that the nuclear densities change according to both shape and symmetry external potential. For the systems He2@C24 and He2@C60, the density is delocalized, describing in a general way the possible rotations of the atoms inside cage, while for the systems He2@C30 and He2@C70 , the density for each atom is in two defined regions, analogously occurs with the neon and argon systems. The results have shown that the total energies obtained under the Any Particle Molecular Orbital using Lennard-Jones potential, APMO-LJ are higher than those obtained in a classical way since zero point energy is included. In addition, the spin effect was verified with the changes in the singlet and triplet configuration.