O que no mundo dos nanomateriais inteligentes está amplamente disponível, altamente simétrico e barato? Estruturas de carbono ocas, em forma de bola de futebol, chamados de fulerenos. Suas aplicações variam da fotossíntese artificial e óptica não linear à produção de filmes fotoativos e nanoestruturas. Para torná-los ainda mais flexíveis, os fulerenos podem ser combinados com nanoestruturas adicionadas. Em um novo estudo publicado em EPJ D , Kirill B. Agapev da ITMO University, São Petersburgo, Rússia, e colegas desenvolveram um método que pode ser usado para futuras simulações de complexos de fulereno e, assim, ajudar a compreender suas características.
Por causa da alta afinidade com o elétron e baixa energia de rearranjo, fulerenos, e C60 em particular, tendem a desempenhar o papel de aceitadores de elétrons. Polímeros específicos podem, portanto, transferir elétrons para o núcleo do fulereno C60. Por exemplo, o mais conhecido composto doador-aceitador envolvendo C60 tem sido usado em células solares fotoelétricas. Neste estudo, os autores, portanto, propõem um novo modelo mostrando variações do fulereno C60 (em sua forma de íon negativo (C60-), forma neutra (C60), e forma de íons carregados positivamente (C60 +)) que podem ser usados em simulações de dinâmica molecular. Particularmente, compreender sua energia - referida como energia potencial eletrostática, ou pseudopotencial, que depende do nível de correlação da molécula com seus elétrons - pode facilitar estudos subsequentes desses compostos complexos.
Agapev e seus colegas desenvolveram um modelo que se baseia em densidades de carga eletrônica que são calculadas do zero. Fazendo a média da energia potencial eletrostática total em toda a esfera da molécula de fulereno e sua dependência na distância do centro da molécula, os autores fornecem um modelo da propagação de energia dos elétrons nas várias formas das moléculas de fulereno. Eles demonstram que as correlações de elétrons, combinada com a diminuição da densidade eletrônica, tornar mais profunda a energia potencial para os elétrons.