donstuAdvanced Engineering Research (Rostov-on-Don)Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)2687-1653Don State Technical University10.12737/18268donstu-62Research ArticleMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕStabilizers for functional copper nanomaterials for triboengineeringСтабилизаторы для функциональных медных наноматериалов триботехнического назначенияГерасинаЮлия СтаниславовнаGerasinaYu. S.ygerasina@gmail.comКочергинЕвгений СергеевичKocherginE. S.ev10011994@gmail.comМиловАлексей АлександровичMilovAlexey A.aleksei_milov@list.ruЛукьяновБорис СергеевичLukyanovBoris S.bluk@ipoc.sfedu.ruДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian FederationВоронежский государственный педагогический университетРоссияVoronezh State Pedagogical UniversityRussian FederationЮжный научный центр Российской академии наукРоссияSouthern Scientific Center of the Russian Academy of ScienceRussian FederationЮжный Федеральный университетРоссияSouthern Federal UnivercityRussian Federation20163003201616199106Copyright © Gerasina Y.S., Kochergin E.S., Milov A.A., Lukyanov B.S., 20162016Герасина Ю.С., Кочергин Е.С., Милов А.А., Лукьянов Б.С.Gerasina Y.S., Kochergin E.S., Milov A.A., Lukyanov B.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/62

The formation of complexes of nitrogenated molecules with a small copper cluster Cun (n=1-7, 13) is systematically studied through the calculations by the density functional theory method. It is shown that the molecules of R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O) are promising for searching agents for copper clusters, as they are synthetically-available, can exert reducing properties, are firmly bound to the copper atoms, and do not distort the original cluster structure. Using any bulky substituent R, it is possible to block access to a large surface area of the cluster for aggressive compounds. Oxygen complexes on the surface of the copper cluster drastically fall short of the strength of the structures formed by molecules R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O). Depending on the cluster size, the interaction force varies in a sinusoidal manner from minimum to maximum.

При помощи расчетов методом теории функционала плотности систематически исследован процесс образования комплексов азотсодержащих молекул с малыми кластерами меди Cun(n=1-7, 13). Показано, что молекулы R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O) перспективны для поиска присадок для кластеров меди, так как являются синтетически доступными, имеют возможность проявлять восстановительные свойства, прочно связываются с атомами меди и не искажают исходную структуру кластера. Используя любой объемный заместитель R, можно блокировать доступ к большой площади поверхности кластера для агрессивных соединений. Комплексы кислорода на поверхности медного кластера существенно уступают в прочности структурам, образованным молекулами R1N=Y (Y=CR2R3, NR2, O). В зависимости от размера кластера сила взаимодействия изменяется синусоидально от минимума к максимуму.

поверхностьнанокластермедьгибридизация азотамеханизм ростатеория функционала плотностикомплексообразованиеsurfacenanoclustercopperhybridization of nitrogengrowth mechanismdensity functional theorycomplex formationReferencesJug, K. Structure and stability of small copper clusters / K. Jug, B. Zimmermann, P. Calaminici, A. M. Köster // J. Chem. Phys. - 2002. - v.116. - p. 4497.Jug, K., Zimmermann, B., Calaminici, P., Köster, A.M. Structure and stability of small copper clusters. J. Chem. Phys., 2002, vol. 116, p. 4497.Jug, K. Growth pattern and bonding of copper clusters / K. Jug, B. Zimmermann, A. M. Köster // International Journal of Quantum Chemistry. - 2002. - V. 90, № 2. - p. 594-602.Jug, K., Zimmermann, B., Köster, A.M Growth pattern and bonding of copper clusters. International Journal of Quantum Chemistry, 2002, vol. 90, no. 2, pp. 594–602.Grundner, S. Single-site trinuclear copper oxygen clusters in mordenite for selective conversion of methane to methanol / S. Grundner, M. A. C. Markovits, G. Li, M.Tromp, et al. // Nature Communications. - 2014. - V. 6. - p. 7546.Grundner, S., Markovits, M.A.C., Li, G., Tromp, M., et al. Single-site trinuclear copper oxygen clusters in mordenite for selective conversion of methane to methanol. Nature Communications, 2014, vol. 6, p. 7546.Гусев, А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии / А. И. Гусев. - Москва : Физматлит, 2007. - 414 с.Gusev, А.I. Nanomaterialy, nanostruktury, nanotekhnologii. [Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies.] Moscow: Fizmatlit, 2007, 414 p. (in Russian).Помогайло, А. Д. Наночастицы металлов в полимерах / А. Д. Помогайло, А. С. Розенберг, И. Е. Уфлянд. - Москва : Химия, 2000. - 672 с.Pomogaylo, А.D., Rosenberg, A.S., Uflyand, I.E. Nanochastitsy metallov v polimerakh. [Metal nanoparticles in polymers.] Moscow: Khimiya, 2000, 672 p. (in Russian).Губин, С. П. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе / С. П. Губин, Г. Ю. Юрков, Н. А. Катаева. - Москва : Азбука-2000, 2006. - 154 с.Gubin, S.P., Yurkov, G.Y., Kataeva, N.A. Nanochastitsy blagorodnykh metallov i materialy na ikh osnove. [Nanoparticles of noble metals and materials based on them.] Moscow: Azbuka–2000, 2006, 154 p. (in Russian).Суздалев, И. П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И. П. Суздалев. - Москва : КомКнига, 2006. - 592 с.Suzdalev, I.P. Nanotekhnologiya: fiziko-khimiya nanoklasterov, nanostruktur i nanomaterialov. [Nanotechnology: physics and chemistry of nanoclusters, nanostructures, and nanomaterials.] Moscow: KomKniga, 2006, 592 p. (in Russian).Мельников, А. Ф. Эффективность применения присадок на основе частиц твердых материалов при приработке деталей двигателей внутреннего сгорания / А. Ф. Мельников // Известия Самарского науч. центра Рос. академии наук. - 2011. - Т. 13, № 4. - С. 1116-1118.Melnikov, А.F. Effektivnost' primeneniya prisadok na osnove chastits tverdykh materialov pri prirabotke detaley dvigateley vnutrennego sgoraniya. [Efficiency the use of additives on the basis of particles solid materials during aging parts of internal-combustion engines.] Proc. Samara Sci. Center of RAS, 2011, vol. 13, no. 4(3), pp. 1116–1118 (in Russian).Кужаров, А. С. Молекулярные механизмы самоорганизации при трении. Часть VIII. Физико-химические и функциональные свойства некоторых реметаллизантов современного рынка автохимии / А. С. Кужаров, А. А. Кужаров, Х. Нгуен, К. Г. Шучев, А. А. Рыжкин // Трение и износ. - 2015. - Т. 36. - № 1. - С. 62-69.Kuzharov, A.S., Kuzharov, A.А., Nguyen X., Shuchev, K.G., Ryzhkin, A.A. Molekulyarnye mekhanizmy samoorganizatsii pri trenii. Chast' VIII. Fiziko- khimicheskie i funktsional'nye svoystva nekotorykh remetallizantov sovremennogo rynka avtokhimii. [Molecular mechanisms of self-organization under friction. Part VIII. Physico-chemical and functional properties of some remetallisants of modern car chemicals market.] Journal of Friction and Wear, 2015, vol. 36, no. 1, pp. 62– 69 (in Russian).Кужаров, А. С. Ещё раз и несколько иначе о металлоплакировании, фабо- и безызносности / А. С. Кужаров, А. А. Кужаров // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2011. - Т. 13. - № 4-3. - С. 772-775.Kuzharov, A.S., Kuzharov, A.А. Eshche raz i neskol'ko inache o metalloplakirovanii, fabo- i bezyznosnosti. [Again and a little bit differently about metal-cladding, “anf” and wearless.] Proc. Samara Sci. Center of RAS, 2011, vol. 13, no. 4 (3), pp. 772–775 (in Russian).Соловьев, М. Е. Квантово-химическое моделирование формирования наночастиц из карбоксилатов меди / М. Е. Соловьев, В. И. Иржак // Коллоидный журнал. - 2015. - Т. 77. - № 3. - С. 377-383.Solovyev, М.Е., Irzhak, V.I. Kvantovo-khimicheskoe modelirovanie formirovaniya nanochastits iz karboksilatov medi. [Quantum-chemical simulation of nanoparticles formation from copper carboxylates.] Colloid Journal, 2015, vol. 77, no. 3, 353–358 (in Russian).Герасина, Ю. С. Квантово-химическое исследование взаимодействия гидридов элементов V-VI групп и их алкилпроизводных с атомами, ионами и малыми кластерами металлов группы Ib / Ю. С. Герасина, А. А. Милов, А. А. Кужаров // Вестник ЮНЦ РАН. - 2015. - Т. 11. - № 2. - С. 23-29.Gerasina, Yu.S., Milov, A.A., Kuzharov, A.А. Kvantovo-khimicheskoe issledovanie vzaimodeystviya gidridov elementov V–VI grupp i ikh alkilproizvodnykh s atomami, ionami i malymi klasterami metallov gruppy Ib. [The quantum chemical study of hydrides of elements of V-VI groups and their alkyl derivatives with atoms, ions, and small clusters of metals of Ib group.] Vestnik SSC RAS, 2015, vol. 11, no. 2, pp. 23–29 (in Russian).Hay, P. J. Ab initio effective core potentials for molecular calculations - potentials for K to Au including the outermost core orbitals / P. J. Hay, W. R. Wadt // J. Chem. Phys. - 1985. - V. 82. - p. 299-310.Hay, P.J., Wadt, W.R. Ab initio effective core potentials for molecular calculations - potentials for K to Au including the outermost core orbitals. J. Chem. Phys., 1985, vol. 82, pp. 299–310.Perdew, J. P. Generalized gradient approximation made simple / J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. - 1996. - V. 77. - p. 3865-3868.Perdew, J.P., Burke, K., Ernzerhof, M. Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett., 1996, vol. 77, pp. 3865–3868.Perdew, J. P. Errata: Generalized gradient approximation made simple / J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. - 1997. - V. 78. - p. 1396-1399.Perdew, J.P. Burke, K., Ernzerhof, M. Errata: Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett., 1997, vol. 78, pp. 1396–1399.Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B. et al. Gaussian 09. - Gaussian, Inc., Wallingford CT. - 2013.Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel, H. B., et al. Gaussian 09. Gaussian, Inc., Wallingford CT. 2013

The authors declare that there are no conflicts of interest present.