Vad i världen av smarta nanomaterial är allmänt tillgängligt, mycket symmetrisk och billig? Ihåliga kolstrukturer, formad som en fotboll, kallas fullerener. Deras tillämpningar sträcker sig från artificiell fotosyntes och olinjär optik till produktion av fotoaktiva filmer och nanostrukturer. För att göra dem ännu mer flexibla, fullerener kan kombineras med tillsatta nanostrukturer. I en ny studie publicerad i EPJ D , Kirill B. Agapev från ITMO University, St. Petersburg, Ryssland, och kollegor har utvecklat en metod som kan användas för framtida simuleringar av fullerenkomplex och på så sätt hjälpa till att förstå deras egenskaper.

På grund av den höga affiniteten till elektronen och låg omarrangemangsenergi, fullerener, och C60 i synnerhet, tenderar att spela rollen som elektronacceptorer. Specifika polymerer kan därför överföra elektroner till kärnan av fulleren C60. Till exempel, den mest kända donator-acceptorföreningen som involverar C60 har använts i fotoelektriska solceller. I den här studien, författarna föreslår därför en ny modell som visar variationer av C60 fulleren (i dess negativa jonform (C60-), neutral form (C60), och positivt laddad jonform (C60+)) som kan användas i simuleringar av molekylär dynamik. Särskilt, förstå dess energi – kallad elektrostatisk potentiell energi, eller pseudopotential, vilket beror på graden av korrelation mellan molekylen och dess elektroner — kan underlätta efterföljande studier av dessa komplexa föreningar.

Agapev och kollegor har utvecklat en modell som bygger på elektroniska laddningstätheter som beräknas från grunden. Genom att medelvärdet av den totala elektrostatiska potentiella energin över fullerenmolekylens hela sfär och deras beroende av avståndet från molekylens centrum, författarna ger en modell av energispridningen av elektroner i de olika formerna av fullerenmolekylerna. De visar att elektronkorrelationerna, i kombination med minskningen av elektronisk densitet, göra den potentiella energin väl för elektroner djupare.