Электронные, энергетические и кинетические характеристики низкоразмерных ковалентных структур с нетрадиционной геометрией каркаса и материалов на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор наук Маслов Михаил Михайлович

• Маслов Михаил Михайлович
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Маслов Михаил Михайлович

1.1 Классификация полипризманов

1.2 Синтез и свойства углеродных полипризманов

1.3 Общая характеристика кремниевых полипризманов

1.4 Углеводородный гиперкубан

1.5 Высокоэнергетические углеродно-азотные каркасы

1.6 Стабилизация высокоэнергетических азотных немолекулярных форм

1.7 Выводы

2 Методы компьютерного моделирования молекул и кристаллов

2.1 Неортогональная модель сильной связи с Н-С-Ы-О параметризацией

2.1.1 Общая характеристика неортогональной модели сильной связи

2.1.2 Параметризация неортогональной модели сильной связи для Н-С-Ы-О соединений

2.1.3 Апробация модели

2.2 Теория функционала плотности

2.2.1 Основные положения теории функционала плотности

2.2.2 Обменно-корреляционные функционалы плотности

2.2.3 Особенности моделирования кристаллов. Метод псевдопотенциала

2.3 Программная реализация методов

2.4 Выводы

3 Электронные и энергетические характеристики квазиодномерных структур с

нетрадиционной геометрией каркаса

3.1 Элементарные призманы и их производные

3.1.1 Кинетическая устойчивость элементарных [2,6] и [2,8]призманов

3.1.2 Устойчивость [2,4]призманов, допированных нитро-группами

3.1.3 Устойчивость [2,4]призманов, допированных метильными группами

3.1.4 Термическая устойчивость [п,4]- и [п,5]призманов

3.1.5 О формуле Виньярда для предэкспоненциального множителя в законе

Аррениуса

3.1.6Кремниевый [3,6]призман и эндоэдральные комплексы на его основе

3.2 Физико-химические свойства высших полипризманов

3.2.1 Электронные свойства и кинетическая устойчивость цепочек на основе [2,4]призманов

3.2.2 Геометрия и энергетика углеродных полипризманов

3.2.3 Энергетические и электронные характеристики полисилапризманов

3.2.4 «Металличность» углеродных и кремниевых полипризманов

3.2.5 Нитро-производные силапризманов

3.2.6 Эндоэдральные комплексы на основе азотных цепочек и полипризманов

3.3 Выводы

4 Углеродный гиперкубан: молекула и кристалл

4.1 Аномальная кинетическая устойчивость молекулы гиперкубана

4.2 Электронные свойства ковалентных кристаллов на основе гиперкубана

4.3. Выводы

5. Высокоэнергетические сокристаллы на основе призманов и каркасов CL-20

5.1 Высокоэнергетическая молекулярная система CL-20

5.1.1 Устойчивость молекулы CL-20 и ее димеров

5.1.2 Электронные характеристики олигомеров на основе CL-20

5.1.3 Кремнийзамещенные каркасы CL-20

5.2 Ковалентные кристаллы и сокристаллы на основе CL-20 и призманов

5.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электронные, энергетические и кинетические характеристики низкоразмерных ковалентных структур с нетрадиционной геометрией каркаса и материалов на их основе»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Современное высокотехнологическое производство нуждается в передовых материалах, обладающих заданными уникальными характеристиками. В связи с этим актуальность настоящей работы определяется возможностью создания принципиально новых функциональных наноматериалов, которые станут основой будущей микро- и наноэлектроники, энергетики, метрологии и информационных технологий. Построение технологических процессов следующего поколения невозможно без использования усовершенствованной материальной базы. Например, миниатюризация электроники неизбежно ведет к необходимости использования соответствующих полупроводниковых наноматериалов, что позволит в будущем обеспечить существенный прирост быстродействия вычислительных систем. Высокоэнергетические вещества на основе систем с напряженным молекулярным каркасом могут составить достойную конкуренцию традиционным химическим энергоносителям. Если говорить о водородной энергетике, то чрезвычайно важно создание функциональных материалов, способных запасать достаточное количество водорода с целью его использования в топливных элементах. Датчики на основе функциональных наноматериалов призваны обеспечить лучшую чувствительность при меньших габаритах.

Долгое время для решения части указанных выше задач использовались соединения, в основе которых лежали элементы подгруппы углерода, а именно углерод и кремний, часто допированные функциональными группами в составе которых имели место атомы водорода, азота и кислорода. Так, кремний являлся и до сих пор является основой современной электроники, применяется при производстве солнечных батарей, а о широких перспективах углерода заговорили сразу после открытия графена. Кроме того, многообразие аллотропов углерода делает его одним из самых интересных с точки зрения прикладного применения элементом, обеспечивая широкий диапазон достижимых характеристик. Так, с

древнейших времен человечеству известно о двух углеродных аллотропах с совершено различными физико-химическими свойствами: графите и алмазе. В то время как алмаз обладает высокой механической твердостью, оптически прозрачен и является диэлектриком, графит - это мягкий электропроводящий материал, непрозрачный в оптической области спектра. В конце пятидесятых годов был обнаружен стеклоуглерод, сочетающий хорошую электропроводность и высокую твердость, затем в разное время стали известны аморфный углерод, лонсдейлит, фуллерены, углеродные нанотрубки, карбин, углеродная нанопена и, наконец, графен. Графен ознаменовал активное развитие исследований, посвященных двумерным материалам, и в скором времени был получен также его кремниевый аналог - силицен, за которым последовало целое семейство различных 2Э материалов.

Однако активное развитие нанотехнологий позволяет задуматься об использовании элементов подгруппы углерода в новых формах, с нетрадиционной геометрией каркаса, что подразумевает существенное отличие структуры системы по сравнению с традиционной, типа «тетракоординированного углерода», которая реализуется, например, в алмазе или алмазоподобном твердом кремнии. Примером нетрадиционной геометрии каркаса элементов подгруппы углерода могут служить полипризманы, использование которых в будущем позволит качественно улучшить компонентную базу будущих приборов и устройств. Например, протяженные молекулы полипризманов вполне могут быть функциональными нанопроводами с управляемыми электронными характеристиками и использоваться в элементах вычислительной логики. Инкапсулирование внутрь высших полипризманов метастабильных наноструктур (например, азотных цепочек) может стабилизировать последние, что позволит получить эффективный высокоэнергетический материал. Интересной представляется идея использования углеродных и кремниевых протяженных систем для запасания и транспортировки водорода вместо традиционно предлагаемых в литературе для этих целей классических углеродных наноматериалов, таких как графен, нанотрубки или фуллерены. Актуально также

использование полипризманов в качестве элементов измерительного оборудования, например, зондов (игл) атомно-силового микроскопа. Отсутствие свободных ковалентных связей делает их нечувствительными к загрязнителям внешней среды (свободным радикалам), что понижает реакционную способность иглы, позволяя потенциально достичь в микроскопе атомных разрешений. Отдельно стоит выделить возможность получения высокоэнергетических веществ (HEDM, high-energy-density materials) в виде ковалентных кристаллов, используя призманы в качестве связующих молекулярных звеньев. Особый интерес в данном случае представляют гибридные системы на их основе и фрагментов самой энергоемкой на сегодняшний день молекулы CL-20. Несмотря на активное исследование изолированной молекулы CL-20, вопрос о возможности формирования ковалентных кристаллических комплексов, содержащих единицы CL-20 до сих пор не рассматривался. К настоящему времени активное изучение энергоемких наноструктур в этом направлении привело к созданию молекулярных (нековалентных) сокристаллов, содержащих в своем составе высокоэнергетические молекулы различного типа. В свете этого полипризманы в качестве связующих элементов для создания гибридных систем на основе CL-20 способны обеспечить более плотную упаковку этих кластеров по сравнению с молекулярными кристаллами, положительно повлиять на их кинетическую устойчивость и увеличить количество энергии, выделяющееся при их разложении.

С учетом вышеизложенного, тема диссертационной работы, направленной на получение геометрических, энергетических и электронных характеристик наноструктур, образованных напряженными замкнутыми каркасами из элементов подгруппы углерода, и гибридных функциональных материалов на их основе, а также определение их кинетической устойчивости, проводимости, механических свойств и механизмов ковалентного связывания при формировании со-кристаллов является актуальной и важной для материаловедения и физики конденсированного состояния.

Объекты исследования:

• Углеродные и кремниевые элементарные и высшие призманы (полипризманы), их допированные производные и продукты пиролиза;

• Высокоэнергетическая молекулярная система 0Ь-20, квазиодномерные, квазидвумерные и объемные ковалентные кристаллические формы на основе молекул СЬ-20, в которых отдельные молекулы ^-20 ковалентно связаны посредством различных молекулярных мостиков, в том числе элементарных призманов (кубанов);

• Кремнийзамещенные молекулы CL-20, ковалентно связанные димеры на их основе, содержащие NO2 и NF2 функциональные группы и продукты их пиролиза;

• Эндоэдральные комплексы, построенные из полипризманов и азотных цепочек, относящиеся к гибридным соединениям вида (азотная система)@полипризман;

• Углеродный гиперкубан и продукты его диссоциации, димеры и ковалентные кристаллы на основе гиперкубана с различным типом упаковки.

Цель работы: Определение структуры, электронных и энергетических характеристик и оценка кинетической устойчивости функциональных наноматериалов, построенных из напряженных замкнутых каркасов элементов подгруппы углерода, предсказание новых ковалентных гибридных систем на их основе для технологий и приложений следующего поколения на основе теоретических исследований и результатов компьютерного моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить набор параметров неортогональной модели сильной связи (NTBM) для расчета геометрических, энергетических и электронных характеристик H-C-N-O наноструктур как изолированных молекул и кластеров,

так и различных кристаллических форм, и реализовать функционал полученной модели в виде программного комплекса;

2. Определить структуру, энергетические, электронные и кинетические характеристики элементарных и высших полипризманов из элементов подгруппы углерода (углерод, кремний), а именно длины связей и валентные углы, энергии связи, энергии активации и частотные факторы, электронные зонные структуры и плотности электронных состояний;

3. Определить особенности электронной структуры высших полипризманов из элементов подгруппы углерода, рассчитать совокупность квантово-механических дескрипторов и установить взаимосвязь между их структурой и электронными характеристиками;

4. Определить структуру и оценить кинетическую устойчивость изолированного углеродного гиперкубана, рассчитать электронную структуру ковалентных кристаллов на основе гиперкубана с различным типом упаковки;

5. Провести оценку кинетической устойчивости кремнийзамещенных каркасов СЬ-20, определить механизмы пиролиза как изолированных кремнийсодержащих производных СЬ-20, так и димеров на их основе;

6. Провести компьютерное конструирование ковалентных низкоразмерных структур (цепочек и слоев), построенных из фрагментов СЬ-20, связанных друг с другом различными молекулярными мостиками, и предсказать их структуру, энергетические и электронные характеристики;

7. Установить возможность существования высокоэнергетических ковалентных сокристаллов на основе элементарных призманов и фрагментов СЬ-20 и определить их структуру и электронные характеристики;

8. Установить возможность стабилизации низкоразмерных высокоэнергетических азотных систем с помощью высших полипризманов, построенных из элементов подгруппы углерода.

Научная новизна. В ходе выполнения диссертационной работы впервые:

• определен набор параметров неортогональной модели сильной связи для расчета структуры, энергетических и электронных характеристик различных H-C-N-O соединений, как изолированных молекул и кластеров, так и различных кристаллических форм;

• определены длины связей, валентные углы и энергии связи элементарных и высших углеродных и кремниевых призманов, получен набор квантово-химических дескрипторов, таких как энергии HOMO и LUMO, потенциал ионизации, энергия сродства к электрону, химический потенциал, электроотрицательность, химическая жесткость и мягкость, индекс электрофильности;

• с помощью молекулярно-динамического моделирования проведена оценка кинетической устойчивости полипризманов и определены основные механизмы их разложения;

• из анализа зонной структуры и плотности электронных состояний обнаружена металлическая природа у систем с четырехкоординированными атомами углерода и кремния. При этом все рассмотренные кремниевые полипризманы являются металлическими соединениями, в то время как для углеродных призманов существует критический радиус, ниже которого углеродные призманы можно причислить к классу диэлектриков, а выше которого - к металлам;

• с помощью молекулярно-динамического моделирования показано, что гиперкубан обладает высокой кинетической устойчивостью, что свидетельствует о возможности стабилизации углеродных остовов высших полипризманов не с помощью точечного допирования, а посредством формирования эндоэдральных (в том числе ковалентных) комплексов. Установлено, что среди продуктов распада реакции разложения гиперкубана присутствуют молекулы ацетилена и система C34H18;

• предсказано существование и высокая термическая устойчивость ковалентных кристаллов на основе гиперкубана с различным типом упаковки

и определены параметры их элементарных ячеек и электронные характеристики, такие как электронная зонная структура и плотность электронных состояний;

• установлена возможность существования ковалентных низкоразмерных систем, построенных из фрагментов 0Ь-20, продемонстрирована универсальность молекулярных мостиков CH2 как для построения ковалентных цепочек из каркасов 0Ь-20, так и слоев на их основе;

• предложены ковалентные кристаллы СЬ-20 и ковалентные сокристаллические формы на основе фрагментов 0Ь-20, содержащие также и другие высокоэнергетические системы такие как кубиленовые фрагменты, определены параметры их элементарных ячеек, электронная зонная структура и плотность электронных состояний.

Практическая значимость представленных в настоящей диссертационной работе результатов обусловлена, в первую очередь, предложенным набором параметров неортогональной модели сильной связи для расчета физико-химических характеристик И-С-Ы-О соединений как изолированных молекул и кластеров, так мезоскопических систем (олигомеров) и различных кристаллических форм. Представленные в настоящей диссертации результаты открывают возможности к научно обоснованному синтезу функциональных наноматериалов на основе полипризманов. Полученные данные позволяют оценить время жизни этих соединений в широком температурном диапазоне (от криогенных до комнатных) и необходимы для дальнейшего расчета температурных режимов работы приборов и устройств, основанных на углеродных и кремниевых призманах и гибридных ковалентных кристаллов на их основе. Полученные результаты необходимо учитывать при построении новых технологических процессов создания протяженных структур на основе полипризманов, например, нанопроводов или механических зондов. Кроме того, полученные данные важны для определения упругих свойств и инженерных расчетов прочности и выносливости гибридных функциональных материалов на

основе полипризманов. Приобретенные знания позволят также проанализировать возможные механизмы настройки их электронных свойств в широком диапазоне: от металлических до полупроводниковых. Полученные результаты важны для выработки научно обоснованных рекомендаций для использования силапризманов в качестве стабилизаторов высокоэнергетических соединений на основе углерода и азота. Предсказанные гибридные ковалентные кристаллы на основе фрагментов ОЬ-20, обладая повышенным энерговыделением, могут использоваться для разработки высокоэнергетических материалов и топливных элементов.

В процессе выполнения диссертационной работы создан свободно распространяемый программный пакет, на который получены Свидетельства о государственной регистрации программ на ЭВМ. Данный программный пакет будет полезен для компьютерного моделирования различных наноструктур, в том числе имеющих прикладное значение (например, в области энергетики и фармацевтики), а также для научных разработок в области квантовой химии, вычислительной химии, химической физики, физики твердого тела и смежных областях науки.

Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы:

• определяется сравнением полученных результатов с известными литературными данными для аналогичных систем, полученных независимыми авторами в рамках других методик;

• обеспечивается использованием современных теоретических методов и подходов, применением актуальных версий программных пакетов компьютерного моделирования;

• обеспечивается соответствием результатов, полученных с помощью компьютерного моделирования и известными экспериментальными данными;

• обеспечивается использованием современных методов математической обработки и визуализации данных компьютерного моделирования с помощью современного специализированного программного обеспечения.

Основные научные положения, выносимые на защиту. На защиту

выносятся следующие основные положения диссертации:

1. Набор параметров неортогональной модели сильной связи для компьютерного моделирования И-С-Ы-О низкоразмерных соединений и ковалентных кристаллических форм;

2. Атомная структура, энергетические, электронные и кинетические характеристики углеродных и кремниевых полипризманов;

3. Металлическая природа углеродных и кремниевых аллотропов с четырехкоординированными атомами элементов подгруппы углерода в форме полипризманов;

4. Температурные зависимости времени жизни молекулы гиперкубана и ее димеров, их кинетические характеристики и продукты диссоциации;

5. Электронные характеристики ковалентных кристаллов на основе гиперкубана, обладающие простой кубической, объемно-центрированной кубической и гранецентрированной кубической кристаллическими решетками;

6. Результаты модельных экспериментов по анализу кинетической устойчивости высокоэнергетической молекулы СЬ-20, димеров на ее основе и кремнийзамещенных производных;

7. Механизм формирования как низкоразмерных соединений, так и ковалентных кристаллов, построенных из единиц СЬ-20, посредством молекулярных мостиков;

8. Кристаллическая структура и электронные характеристики гибридных ковалентных форм на основе элементарных призманов и фрагментов СЬ-20.

Личный вклад автора. Автору принадлежит формулировка целей и задач диссертационного исследования, выбор объектов и методов их компьютерного моделирования, разработка теоретических моделей и методов расчета, выбор методов обработки результатов и визуализации численных экспериментов, формулировка основных результатов, выводов и научных положений, а также руководство программой теоретических исследований и компьютерного моделирования и интерпретация, систематизация, обобщение и описание полученных результатов и подготовка их к публикации. Диссертация является самостоятельной работой, обобщившей результаты, полученные автором лично либо при его непосредственном участии. Подбор параметров неортогональной модели сильной связи осуществлялся совместно с К.П. Катиным и А.И. Подливаевым, проведение дополнительных теоретических расчетов электронных характеристик полипризманов осуществлялся в сотрудничестве с К.С. Гришаковым, поисковые работы по подбору молекулярных мостиков для гибридных ковалентных систем, построенных из фрагментов CL-20 осуществлялись в сотрудничестве с М.А. Гимальдиновой. Обсуждение полученных результатов и выводов проводились с Л.А. Опеновым, Н.И. Каргиным, К.П. Катиным, А.И. Подливаевым, К.С. Гришаковым, М.А. Гимальдиновой, В.С. Прудковским, А.И. Авхадиевой, М.В. Гордейчуком, Р.В. Рыжуком, Н.Н. Дегтяренко, В.Д. Муром, А.И. Кочаевым, А.Н. Сазановичем, С.А. Шостаченко, M.B. Javan, A. Soltani, M.A. Salem.

Методология и методы исследования

Компьютерное моделирование объектов исследования осуществлялось с помощью специально разработанной модели сильной связи NTBM и ее программной реализации, подготовленной в рамках представленной диссертационной работы. Для расчета геометрических, энергетических, электронных характеристик как изолированных молекулярных систем, так и кристаллов на их основе широко применялась теория функционала плотности и ее

реализация в программных пакетах GAMESS, TeraChem, Quantum Espresso. Для исследования эволюции объектов исследования и анализа их кинетических характеристик использовался метод молекулярной динамики. Для интерпретирования и визуализации результатов квантово-механических расчетов, а также подготовке «входных» данных использовались специализированные программы-визуализаторы: ChemCraft, VESTA и XCrySDen. Кроме того, использовался молекулярный визуализатор собственной разработки ClustVis в рамках программного пакета NTBM.

Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя Введение, пять глав, Заключение, Список литературы и Приложение. Общий объем диссертации - 289 страниц, включая 101 рисунок, 31 таблицу, список цитируемой литературы из 288 наименований и 1 Приложение. В диссертации используется нумерация рисунков и таблиц в пределах главы, ссылки на литературные источники имеют сквозную нумерацию по всему тексту диссертации.

Во введении кратко обосновывается актуальность работы, сформулирована цель и задачи диссертационного исследования, перечислены положения, выносимые на защиту, отмечена научная новизна, достоверность и практическая значимость результатов, методы исследования, личный вклад автора, апробация работы и содержание по главам. В первой главе приводится современное состояние исследований по проблеме низкоразмерных соединений с нетрадиционной геометрией каркаса, рассматриваются такие системы как углеродные и кремниевые полипризманы, углеродный гиперкубан и ковалентные кристаллы на его основе, высокоэнергетические молекулы CL-20 и молекулярные комплексы, построенные из фрагментов CL-20, кремнийзамещенные CL-20 системы и их димеры, а также затрагиваются азотные высокоэнергетические комплексы и способы их стабилизации. Во второй главе описываются теоретические модели и подходы для компьютерного моделирования физико-химических характеристик низкоразмерных соединений с нетрадиционной

геометрией углеродно-азотного каркаса, в том числе неортогональная модель сильной связи с специализированным набором параметров, разработанная автором, а также приводятся основные положения теории функционала плотности. Оставшуюся часть диссертационной работы (главы с третьей по пятую) мы постарались упорядочить по принципу увеличения мерности объектов исследования на основе семейства призманов: элементарные призманы и их производные (0D) ^ высшие призманы и эндоэдральные комплексы на их основе (1D) ^ ковалентные кристаллы гиперкубана ("bulk") и высокоэнергетические ковалентные композиты, построенные из молекул CL-20 и элементарных призманов призманов ("bulk"). В третьей главе описываются результаты компьютерного моделирования структурных, энергетических, электронных и кинетических характеристик углеродных и кремниевых полипризманов и эндоэдральных комплексов на их основе, включая результаты молекулярно-динамического исследования эволюции и распада семейства элементарных призманов. В четвертой главе изложены результаты молекулярно-динамического моделирования кинетической устойчивости элементарного призмана особого типа - углеродного гиперкубана, а также приводятся результаты расчета электронных характеристик ковалентных кристаллов на его основе с различным типом упаковки. Пятая глава посвящена результатам расчетов структурных, энергетических и электронных характеристик, а также теоретическому анализу квантово-механических дескрипторов как квазиодномерных цепочек и слоев, построенных из единиц CL-20, так и гибридных ковалентных сокристаллов, построенных из высокоэнергетических молекул CL-20 и углеродных призманов. Кроме того, в пятой главе приводятся данные по кремнийзамещенным производным CL-20 и молекулярным димерам, на их основе. В заключении обобщаются основные результаты диссертационной работы. Приложение А посвящено апробации неортогональной модели сильной связи NTBM.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 60 печатных работах в научных журналах и сборниках трудов международных и всероссийских конференций, в том числе в 29 научных статьях в международных журналах, индексируемых базами Web of Science и Scopus и входящих в Перечень ВАК Минобрнауки РФ. Основные результаты, изложенные в настоящей диссертации, опубликованы в работах [147, 151, 152, 194, 204, 205, 207, 214, 217, 220, 221, 223, 231, 232, 235, 244, 248, 252, 263, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 280, 281, 287]. По результатам диссертационной работы получено 5 Свидетельств о государственной регистрации программы на ЭВМ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на следующих нижеперечисленных конференциях, сессиях, школах, семинарах, симпозиумах и форумах:

• Advanced Carbon Nanostructures ACN'2011 (Санкт-Петербург, 2011);

• Научная сессия НИЯУ МИФИ (Москва, 2013, 2014);

• Первая российская конференция «ГРАФЕН: МОЛЕКУЛА И 2D-КРИСТАЛЛ» (Новосибирск, 2015);

• International Conference Advanced Carbon Nanostructures (Санкт-Петербург, 2015, 2019);

• Мокеровские чтения. Международная Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники (Москва, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019);

• Вторая Всероссийская молодежная научно-техническая конференция с международным участием «Инновации в материаловедении» (Москва, 2015);

• XXIII Международная научная конференция «Релаксационные явления в твердых телах (RPS-23)» (Воронеж, 2015);

• IX Международная научная конференция «Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы будущего» (Иваново, 2016);

• IV Всероссийская научная молодежная конференция с международным участием «Актуальные проблемы микро- и наноэлектроники» (Уфа, 2016);

• The 6th International School for Young Researchers «Smart Nanomaterials» (Ростов-на-Дону, 2017);

• II Международная научно-практическая конференция «Графен и родственные структуры: синтез, производство и применение» (Тамбов, 2017);

• 5th International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures (Санкт-Петербург, 2018);

• Открытая школа-конференция стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы» (Уфа, 2018);

• XV Международная школа-семинар «Эволюция дефектных структур в конденсированных средах (ЭДС-2018)» (Барнаул, Белокуриха, 2018);

• Международная конференция «Материаловедение будущего: Исследования, разработки, образование» (MSF'2019) (Нижний Новгород, 2019);

• V Международная конференция «Лазерные, плазменные исследования и технологии» (Москва, 2019);

• II Международная конференция молодых ученых, работающих в области углеродных материалов (Троицк, Москва, 2019);

• Международная научная конференция «Nanomeeting - 2019» (Минск, Республика Беларусь, 2019);

• Международный симпозиум «Inaugural Symposium for Computational Materials Program of Excellence» (Сколково, 2019);

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Маслов Михаил Михайлович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Minyaev R.M., Minkin V.I., Gribanova T.N., Starikov A.G., Hoffmann R. Poly[«]prismanes: A family of stable cage structures with half-planar carbon centers // The Journal of Organic Chemistry. 2003. V. 68. P. 8588-8594.

2. Грибанова Т.Н. Нестандартная конфигурация химических связей и гиперкоординация элементов II периода: автореф. дис. ... д-ра хим. наук: 02.00.04 / Грибанова Татьяна Николаевна. - Ростов-на-Дону, 2007. - 48 с.

3. Lewars E.G. Modeling marvels: Computational anticipation of novel molecules, Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2008.

4. Katz T.J., Acton N. Synthesis of prismane // Journal of the American Chemical Society. 1973. V. 95. P. 2738-2739.

5. Eaton P.E., Cole T.W., Jr. Cubane // Journal of the American Chemical Society 1964. V. 86. P. 3157-3158.

6. Ajayan P.M. Nanotubes from carbon // Chemical Reviews. 1999. V. 99. P. 17871800.

7. Schwab P.F., Levin M.D., Michl J. Molecular rods. 1. Simple axial rods // Chemical Reviews 1999. V. 99. P. 1863-1933.

8. Gao X., Friscic T., MacGillivray L.R. Supramolecular construction of molecular ladders in the solid state // Angewandte Chemie International Edition 2004. V. 43. P. 232-236.

9. Eaton P.E., Or Y.S., Branca S.J. Pentaprismane // Journal of the American Chemical Society 1981. V. 103. P. 2134-2136.

10. Disch R.L., Schulman J.M. Ab initio heats of formation of medium-sized hydrocarbons. 7. The [«Jprismanes // Journal of the American Chemical Society 1988. V. 110. P. 2102-2105.

11. Autreto P.A.S., Legoas S.B., Flores M.Z.S., Galvao D.S. Carbon nanotube with square cross-section: an ab initio investigation // The Journal of Chemical Physics. 2010. V. 133. P. 124513-1 - 12413-5.

12. Liu F-L., Peng L. DFT studies on coplanar poly-cage cubanes Cg+^Hg (n=1-5) // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM 2004. V. 710. P. 163-168.

13. Zhao X., Liu Y., Inoue S., Suzuki T., Jones R.O., Ando Y. Smallest carbon nanotube is 3 A in diameter // Physical Review Letters 2004. V. 92. P. 125502.

14. Kuzmin S.L., Duley W. Ab initio calculations of a new type of tubular carbon molecule based on multi-layered cyclic C6 structures // Physics Letters A. 2010. V. 374. P. 1374-1378.

15. Kuzmin S.L., Duley W. Ab initio calculations of some electronic and vibrational properties of molecules based on multi-layered stacks of cyclic C6 // Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2012. V. 20. P. 730-736.

16. Poater A., Saliner A.G., Carbo-Dorca R., Poater J., Sola M., Cavallo L., Worth A.P. Modeling the structure-property relationships of nanoneedles: A journey toward nanomedicine // Journal of Computational Chemistry. V. 30. P. 275-284.

17. Poater A., Saliner A.G., Cavallo L., Worth A.P. Computational methods to predict the reactivity of nanoparticles through structure-property relationships // Expert Opinion on Drug Delivery. 2010. V. 7. P. 295-305.

18. Poater A., Saliner A.G., Cavallo L., Poch M., Sola M., Worth, A. P. Tuning the electronic properties by width and length modifications of narrow- diameter carbon nanotubes for nanomedicine // Current Medicinal Chemistry. 2012. V. 19. P. 5219-5225.

19. Pour N., Altus E., Basch H., Hoz S. The origin of the auxetic effect in prismanes: bowtie structure and the mechanical properties of biprismanes // The Journal of Physical Chemistry. C. 2009. V. 113. P. 3467-3470.

20. Mekky A.-B.H. Investigation of the influence of Br- and As-doped silica singlewall nanotubes: Hartree-Fock method // Bulletin of Materials Science. 2018. V. 41. P. 164-1-164-5.

21. Pour N., Itzhaki L., Hoz B., Altus E., Basch H., Hoz S. Auxetics at the molecular level: a negative poisson's ratio in molecular rods // Angewandte Chemie International Edition. 2006. V. 45. P. 5981-5983.

22. Kybett B.D., Carroll S., Natalis P., Bonnell D.W., Margrave J.L., Franklin J. L. Thermodynamic properties of cubane // Journal of the American Chemical Society. 1966. V. 88. P. 626-626.

23. John A. Bumpus ATheoretical investigation of the ring strain energy, destabilization energy, and heat of formation of CL-20 // Advances in Physical Chemistry 2012. V. 2012. P. 175146-1 - 17546-8.

24. Kuzmin S.L., Duley W. Multilayer cyclic C6 structures intercalated with metal atoms // Physical Review A. 2011. V. 83. P. 022507-1 - 022507-8.

25. Kuzmin S.L., Duley W. Ab initio calculation of the electronic and vibrational properties of metal-organic molecules based on cyclic C6 intercalated with some group VIII transition metals // Annalen der Physik. 2013. V. 525. P. 297-308.

26. Миняев Р.М., Грибанова Т.Н., Минкин В.И. Структурная устойчивость супертетраэдрических [nj-призманов и их борных аналогов: Квантово-химическое исследование // Доклады Академии Наук. 2013. Т. 453. С. 513515.

27. Gapurenko O.A., Minyaev R.M., Fedik N.S., Koval V.V., Boldyrev A.I., Minkin V.I. Structure and bonding of new boron and carbon superpolyhedra // Structural Chemistry. 2019. V. 30. P. 805-814.

28. Equbal A., Srinivasan S., Sathyamurthy N. Stabilisation of the [6]-prismane structure by silicon substitution // Journal of Chemical Sciences. V. 129. P. 911917.

29. Manzetti S., Lu T., Behzadi H., Estrafili M.D., Le H.-L.T., Vach H. Intriguing properties of unusual silicon nanocrystals // RSC Advances. 2015. V. 5. P. 78192-78208.

30. Vach H. Ultrastable silicon nanocrystals due to electron delocalization // Nano Letters. 2011. V. 11. P. 5477-5481.

31. Matsumoto H., Higuchi K., Kyushin S., Goto M. Octakis(1,1,2-trimethylpropyl)octasilacubane: synthesis, molecular structure, and unusual properties // Angewandte Chemie International Edition in English. 1992. V. 31. P. 1354-1356.

32. Sekiguchi A., Yatabe T., Kabuto C., Sakurai H. Chemistry of organosilicon compounds. 303. The missing hexasilaprismane: synthesis, x-ray analysis and photochemical reactions // Journal of the American Chemical Society. 1993. V. 115. P. 5853-5854.

33. Koshida N., Matsumoto N. Fabrication and quantum properties of nanostructured silicon // Materials Science and Engineering: R: Reports. 2003. V. 40. P. 169-205.

34. Vach H. Electron-deficiency aromaticity in silicon nanoclusters // Journal of Chemical Theory and Computation. 2012. V. 8. P. 2088-2094.

35. Vach H. Symmetric and irregular aromatic silicon nanoclusters // Chemical Physics Letters. 2014. V. 614. P. 193-203.

36. Dolgonos G.A., Mekalka K. Strain in nonclassical silicon hydrides: An insight into the "ultrastability" of sila-bi[6]prismane (Si18H12) cluster with the endohedrally trapped silicon atom, Si19H12 // Journal of Computational Chemistry. 2015. V. 36. P. 2095-2102.

37. Vach H., Ivanova L., Timerghazin Q.K., Jardali F., Le H.-L.T. A deeper insight into strain for the sila-bi[6]prismane (Si^H^) cluster with its endohedrally trapped silicon atom, Si18H12 // Journal of Computational Chemistry. 2015. V. 36. P. 2089-2094.

38. Wang Y., Yuan X., Wang X., Yang M. A G3(MP2B3) investigation on the structures and properties of silaprismanes // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 2010. V. 955. P. 123-129.

39. Pour N., Altus E., Basch H., Hoz S. Silicon vs carbon in prismanes: reversal of a mechanical property by fluorine substitution // The Journal of Physical Chemistry C. 2010. V. 114. 10386-10389.

40. Pichierri F. Hypercubane: DFT-based prediction of an Oh-symmetric double-shell hydrocarbon // Chemical Physics Letters. 2014. V. 612. P. 198-202.

41. Pichierri F. Substituent effects in cubane and hypercubane: a DFT and QTAIM study // Theoretical Chemistry Accounts. 2017. V. 136. P. 114-1 - 114-10.

42. Cranford S.W. Compressive failure of a carbon nano-tesseract: Sci-Fi inspired materials and the strength of thanos // Extreme Mechanics Letters. 2018. V. 22. P. 19-26.

43. Fleischer E.B. X-Ray Structure determination of cubane // Journal of the American Chemical Society. 1964. V. 86. P. 3889-3890.

44. Johnston R.L., Hoffmann R. Superdense carbon, C8: supercubane or analog of y-silicon? // Journal of the American Chemical Society. 1989. V.111. P. 810-819.

45. Winkler B., Milman V. Structure and properties of supercubane from density functional calculations // Chemical Physics Letters. 1998. V. 293. P. 284-288, 1998.

46. Liu P., Cui H., Yang G.W. Synthesis of body-centered cubic carbon nanocrystals // Crystal Growth & Design. 2008. V. 8. P. 581-586.

47. Zhu H., Li J., Xu N., Han Y., Meng Y., Lin Y., Zhang X., Jiang Z. Intercalated aromatic molecule effect on super-hard C20 fullerene materials // Diamond & Related Materials. 2015. V. 55. P. 139-143.

48. Seifert G., Enyashin A.N., Heine T. Hyperdiamond and hyperlonsdaleit: Possible crystalline phases of fullerene C28 // Physical Review B. 2005. V. 72. P. 012102-1 - 012102-4.

49. Квашнина Ю.А., Квашнин Д.Г., Квашнин А.Г., Сорокин П.Б. Новые аллотропные формы углерода на основе фуллеренов С60 и С20 с особыми механическими характеристиками // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 105. С. 411418.

50. Сысолятин С.В., Лобанова А.А., Черникова Ю.Т., Сакович Г.В. Методы синтеза и свойства гексанитрогексаазаизовюрцитана // Успехи химии. 2005. Т. 74. С. 830-838.

51. Жуков Б.П. Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь / Под ред. Б. П. Жукова. Изд. 2-е, исправл. — М. Янус К, 2000. 596 с. С. 127.

52. Okovytyy S., Kholod Y., Qasim M., Fredrickson H., Leszczynski J. The mechanism of unimolecular decomposition of 2,4,6,8,10,12-Hexanitro-

2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane. A computational DFT study // The Journal of Physical Chemistry A. A. 2005. V. 109. P. 2964-2970.

53. Наир У.Р., Сивабалан Р., Гор Г.М., Гиза М., Астана Ш.Н., Сингх Х. Гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20) и составы на его основе (обзор) // Физика горения и взрыва. 2005. Т. 41. С. 3-16.

54. Xu J., Tian Y., Liu Y., Zhang H., Shu Y., Sun J. Polymorphism in hexanitrohexaazaisowurtzitane crystallized from solution // Journal of Crystal Growth. 2012. V. 354. P. 13-19.

55. Russell T.P., Miller P.J., Piermarini G.J., Block S. High-pressure phase transition in y-hexanitrohexaazaisowurtzitane // The Journal of Physical Chemistry. 1992. V. 96. P. 5509-5512.

56. Xu X.-J., Zhu W.-H., Xiao H.-M. DFT Studies on the four polymorphs of crystalline CL-20 and the influences of hydrostatic pressure on e-CL-20 crystal // The Journal of Physical Chemistry B. 2007. V.111. P. 2090-2097.

57. Yildirim T., Gehring P.M., Neumann D.A., Eaton P.E., Emrick T. Solid cubane: A brief review // Carbon. 1998. V. 36. P. 809-815.

58. Маслов М.М. Термическая устойчивость линейных олигомеров, построенных из кубиленовых единиц // Химическая Физика. 2010. Т. 29. С. 92-96.

59. Herrera B., Valencia F., Romero A.H., Kiwi M., Ramirez R., Toro-Labbe A. Cubane oligomers: A density functional theory study // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 2006. Т. 769. С. 183-187.

60. Козырев С. В., Роткин В.В. Фуллерены: структура, динамика кристаллической решетки, электронная структура и свойства (обзор) // ФТП. 1993. Т. 27. С. 1409-1434.

61. Prinzbach H., Weller A., Landenberger P., Wahl F., Worth J., Scott L.T., Gelmont M., Olevano D., Issendorff B.v. Gas-phase production and photoelectron spectroscopy of the smallest fullerene, C20 // Nature. 2000. V. 407. P. 60-63.

62. Опенов Л.А., Давыдов И.В., Подливаев А.И. Устойчивость цепочек из фуллеренов С20 // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 85. С. 418-423.

63. Подливаев А.И., Опенов Л.А. Изомеризация и каналы потери устойчивости в цепочках из фуллеренов C20 // Физика Твердого Тела. 2008. Т. 50. С. 954958.

64. Давыдов И.В., Подливаев А.И., Опенов Л.А. Структура и устойчивость двумерных систем из фуллеренов C20 // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 87. С. 447452.

65. Дегтяренко Н.Н., Елесин В.Ф., Львов Н.Е., Опенов Л.А., Подливаев А.И. Метастабильные квазиодномерные ансамбли кластеров углерода C8 // Физика Твердого Тела. 2003. Т. 45. С. 953-954.

66. Eckmann J.B., Wiswell R.L., Haberman E.G. // Proc. Forum (Intern.) on Space Technology and Applications / Ed. ElGenk M.S. V. 420. New York: AIP, 1998. P. 270.

67. Маслов М.М. Моделирование термического распада молекулы метилкубана C9H10 // Химическая. физика. 2009. Т. 28. С. 43.

68. Eaton P.E., Gilardi R.L., Zhang M.-X. Polynitrocubanes: Advanced high-density, high-energy materials // Advanced Materials. 2000. V. 12. P. 1143-1148.

69. Kortus J., Pederson M.R., Richardson S.L. Density functional-based prediction of the electronic, structural, and vibrational properties of the energetic molecule: Octanitrocubane // Chemical Physics Letters. 2000. V. 322. P. 224-230.

70. Hrovat D.A., Borden W.T., Eaton P.E., Kahr B. A computational study of the interactions among the nitro groups in octanitrocubane // Journal of the American Chemical Society. 2001. V. 123. P. 1289-1293.

71. Zhang J., Xiao H. Computational studies on the infrared vibrational spectra, thermodynamic properties, detonation properties, and pyrolysis mechanism of octanitrocubane // The Journal of Chemical Physics. 2002. V. 116. P. 1067410683.

72. Owens F.J. Molecular orbital calculation of decomposition pathways of nitrocubanes and nitroazacubanes // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM. 1999. V. 460. P. 137-140.

73. Ju X.-H., Xiao H.-M., Xia Q.-Y. A periodic DFT approach to octanitrocubane crystal // Chemical Physics Letters. 2003. V. 382. P. 12-18.

74. Gilardi R., Butcher R.J. The structure of nitrocubane: The last in the series of nitrocubanes // Journal of Chemical Crystallography. 2003. V. 33. P. 281-285.

75. Lukin K.A., Li J., Eaton P.E., Kanomata N., Hain J., Punzalan E., Gilardi R. Synthesis and chemistry of 1,3,5,7-tetranitrocubane including measurement of its acidity, formation o-nitro anions, and the first preparations of pentanitrocubane and hexanitrocubane // Journal of the American Chemical Society. 1997. V. 119. P. 9591-9602.

76. Zhang M.-X., Eaton P.E., Gilardi R.L. Hepta- and octanitrocubanes // Angewandte Chemie International Edition. 2000. V. 39. P. 401-404.

77. Eaton P.E., Zhang M.-X., Gilardi R., Gelber N., Iyer S., Surapaneni R. Octanitrocubane: A new nitrocarbon propellants, explosives, pyrotechnics // Propellants, Explosives, Pyrotechnics. 2002. V. 27. P. 1-6.

78. Chaban V.V., Andreeva N.A. Structure, thermodynamic and electronic properties of carbon-nitrogen cubanes and protonated polynitrogen cations // Journal of Molecular Structure. 2017. V. 1149. P. 828-834.

79. Sun M., Yin Y., Pang Z. Predicted new structures of polymeric nitrogen under 100-600 GPa // Computational Materials Science. 2015. V. 98. P. 399-404.

80. Chen P.-Y., Zhang L., Zhu S.-G., Cheng G.-B. A Comparative Theoretical Study of Picric Acid and Its Cocrystals // Crystals. 2015. V. 5. P. 346-354.

81. Landenberger K.B., Bolton O., Matzger A.J. Energetic-energetic cocrystals of diacetone diperoxide (DADP): Dramatic and divergent sensitivity modifications via cocrystallization // Journal of the American Chemical Society. 2015. V. 137. P. 5074-5079.

82. Tan B., Huang H., Huang M., Long X., Li J., Yuan X., Xu R. Computational screening of several silicon-based high-energy hexanitrohexaazaisowurtzitane-like derivatives // Journal of Fluorine Chemistry. 2014. V. 158. P. 29-37.

83. Guo C., Zhang H., Wang X., Xu J., Liu Y., Liu X., Huang H., Sun J. Crystal structure and explosive performance of a new CL-20/caprolactam cocrystal // Journal of Molecular Structure. 2013. V. 1048. P. 267-273.

84. Теплов Г.В., Попок В.Н. Сокристаллизаты CL-20 и HMX с некоторыми полярными растворителями, содержащими карбонильную или эфирную группы // Ползуновский вестник. 2014. Т. 3. С. 114-117.

85. An C., Li H., Ye B., Wang J. Nano-CL-20/HMX Cocrystal explosive for significantly reduced mechanical sensitivity // Journal of Nanomaterials. 2017. V. 2017. P. 1-7.

86. Cacase F., de Petris G., Troiani A. Experimental detection of tetranitrogen // Science. 2002. V. 295. P. 480-481.

87. Christe K.O., Wilson W.W., Sheehy J.A., Boatz J.A. N5+: A novel homoleptic polynitrogen ion as a high energy density material // Angewandte Chemie International Edition. 1999. V. 38. P. 2004-2009.

88. Vij A., Wilson W.W., Vij V., Tham F.S., Sheehy J.A., Christe K.O. Polynitrogen chemistry. Synthesis, characterization, and crystal structure of surprisingly stable fluoroantimonate salts of N5+ // Journal of the American Chemical Society. 2002. V. 123. P. 6308-6313.

89. Vij A., Pavlovich J.G., Wilson W.W., Vij V., Christe K.O. Experimental detection of the pentaazacyclopentadienide (pentazolate) anion, cyclo-N5-** // Angewandte Chemie International Edition. 2002. V. 41. P. 3051-3054.

90. Butler R.N., Stephens J.C., Burke L.A. First generation of pentazole (HN5, pentazolic acid), the final azole, and a zinc pentazolate salt in solution: A new N-dearylation of 1-(p-methoxyphenyl) pyrazoles, a 2-(p-methoxyphenyl) tetrazole and application of the methodology to 1-(p-methoxyphenyl) pentazole // Chemical Communications. 2003. V. 8. P. 1016-1017.

91. Knapp C., Passmore J. On the way to "solid nitrogen" at normal temperature and pressure? Binary azides of heavier group 15 and 16 elements // Angewandte Chemie International Edition. 2004. V. 43. P. 4834-4836.

92. Goncharov A.F., Gregoryanz E., Mao H., Liu Z., Hemley R.J. Optical evidence for a nonmolecular phase of nitrogen above 150 GPa // Physical Review Letters. 2001. V. 85. P. 1262-1265.

93. Gregoryanz E., Goncharov A.F., Hemley R.J., Mao H. High-pressure amorphous nitrogen // Physical Review B. 2001. V. 64. P. 052103-1 - 052103-4.

94. Eremets M.I., Hemley R.J., Mao H., Gregoryanz E. Semiconducting non-molecular nitrogen up to 240 GPa and its low-pressure stability // Nature. 2001. V. 411. P. 170-174.

95. Eremets M.I., Popov M.Y., Trojan I.A., Denisov V.N., Boehler R., Hemley R.J. Polymerization of nitrogen in sodium azide // The Journal of Chemical Physics. 2004. V. 120. P. 10618-10623.

96. Eremets M.I., Gavriliuk A.G., Trojan I.A., Dzivenko D.A., Boehler R. Single-bonded cubic form of nitrogen // Nature Materials 2004. V. 3. P. 558-563.

97. Popov M. Raman and IR study of high-pressure atomic phase of nitrogen // Physics Letters A. 2005. V. 334. P. 317-325.

98. Gagliardi L., Evangelisti S., Barone V., Roos B.O. On the dissociation of N6 into 3N2 molecules // Chemical Physics Letters. 2000. V. 320. P. 518-522.

99. Li Q.-S., Hu X.-G., Xu W.-G. Structure and stability of N7 cluster // Chemical Physics Letters. 1998. V. 287. P. 94-99.

100. Schmidt M.W., Gordon M.S., Boatz J.A. Cubic fuels? // International Journal of Quantum Chemistry. 2000. V. 76. P. 434-446.

101. Strout D.L. Acyclic N10 fails as a high energy density material // The Journal of Physical Chemistry A. 2002. V. 106. P. 816-818.

102. Bruney L.Y., Bledson T.M., Strout D.L. What makes an N12 cage stable // Inorganic Chemistry. 2003. V. 42. P. 8117-8120.

103. Sturdivant S.E., Nelson F.A., Strout D.L. Trends in stability for N18 cages // The Journal of Physical Chemistry A. 2004. V. 108. P. 7087-7090.

104. Ha T.-K., Suleimenov O., Nguyen M.T. A quantum chemical study of three isomers of N20 // Chemical Physics Letters. 1999. V. 315. P. 327-334.

105. Strout D.L. Isomer stability of N24, N30, and N36 cages: cylindrical versus spherical structure // The Journal of Physical Chemistry A. 2004. V. 108. P. 2555-2558.

106. Samartzis P.C., Wodtke A.M. All-nitrogen chemistry: how far are we from N60? // International Reviews in Physical Chemistry. 2006. V. 25. P. 527-552.

107. Zahariev F., Dudiy S.V., Hooper J., Zhang F., Woo T.K. Systematic method to new phases of polymeric nitrogen under high pressure // Physical Review Letters. 2006. V. 97. P. 155503-1 - 155503-4.

108. Hirshberg B., Gerber R.B., Krylov A.I. Calculations predict a stable molecular crystal of N8 // Nature Chemistry. 2014. V. 6. P. 52-56.

109. Beaudet T.D., Mattson W.D., Rice B.M. New form of polymeric nitrogen from dynamic shock simulation // The Journal of Chemical Physics. 2013. V. 138. P. 054503-1 - 054503-9.

110. Zhong Y., Jaidann M., Zhang Y., Zhang G., Liu H., Ionescu M.I., Li R., Sun X., Abou-Rachid H., Lussier L.-S. Synthesis of high nitrogen doping of carbon nanotubes and modeling the stabilization of filled DAATO@CNTs (10,10) for nanoenergetic materials // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2010. V. 71. P. 134-139.

111. Shi L.-W., Chen B., Zhou J.-H., Zhang T., Kang Q., Chen M.-B. Structure and relative stability of drum-like C4nN2n (n = 3-8) cages and their hydrogenated products C4nH4nN2n (n = 3-8) cages // The Journal of Physical Chemistry A. 2008. V. 112. P. 11724-11730.

112. Bruney L.Y., Strout D.L. Are four oxygens enough to stabilize the N8 cube? Dissociation pathways of cage isomers of N8O4 // The Journal of Physical Chemistry A. 2002. V. 107. P. 5840-5843.

113. Strout D.L. Stabilization of an all-nitrogen molecule by oxygen insertion: Dissociation pathways of N8O6 // The Journal of Physical Chemistry A. 2003. V. 107. P. 1647-1650.

114. Klapotke T. In high energy density materials, Springer, Heidelberg, 2007. P. 85121.

115. Mattson W.D., Balu R. Shock-induced behavior of cubic gauche polymeric nitrogen // Phys. Rev. B. 2011. V. 83. P. 174105-1 - 174105-7.

116. Zhang T., Zhang S., Chen Q., Peng L.-M. Metastability of single-bonded cubic-gauche structure of N under ambient pressure // Physical Review B. 2006. V. 73. P. 094105-1 - 094105-7.

117. Wang H., Eremets M.I., Troyan I., Liu H., Ma Y., Vereecken L. Nitrogen Backbone Oligomers // Scientific Reports. 2015. V. 5. P. 13239.

118. Owens F.J. Prediction of unusual curled nitrogen oligomers // Chemical Physics Letters. 2014. V. 593. P. 20-23.

119. Yin P., Shreeve J.M. Nitrogen-rich azoles as high density energy materials. Heterocyclic chemistry in the 21st century // Advances in Heterocyclic Chemistry. 2017. V. 121. P. 89-131.

120. Su B., Feng X., Guo X., Li N. Polynitrogen clusters encapsulated inside B24N24 fullerene-like nanocages: Nanoscale high energy materials studied by density functional theory // Inorganica Chimica Acta. 2017. V. 456. P. 128-135.

121. Abou-Rachid H., Hu A., Timoshevskii V., Song Y., Lussier L.-S. Nanoscale high energetic materials: A polymeric nitrogen chain N8 confined inside a carbon nanotube // Physical Review Letters. 2008. V. 100. P. 196401-1 - 196401-4.

122. Zheng F., Yang Y., Zhang P. Polymeric nitrogen chains confined in carbon nanotube bundle // International Journal of Modern Physics B. B. 2012. V. 26. P. 1250047-1 - 1250047-9.

123. Li Y., Bai H., Lin F., Huang Y. Energetics and electronic structures of nitrogen chains encapsulated in zigzag carbon nanotube // Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures. 2018. V. 103. P. 444-451.

124. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Physical Review Journals Archive. 1964. V. 136. P. B864-B871.

125. Kryachko E.S., Ludena E.V. Density functional theory: Foundations reviewed // Physics Reports. 2014. V. 544. P. 123-239.

126. Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems // Physical Review B. 1998. V. 37. P. 6991-7000.

127. Brenner D.W. Empirical potential for hydrocarbons for use in simulating the chemical vapor deposition of diamond films // Physical Review B. 1990. V. 42. P. 9458-9471.

128. Dewar M.J.S., Zoebisch E.G., Healy E.F., Stewart J.J.P. Development and use of quantum mechanical molecular models. 76. AM1: a new general purpose quantum mechanical molecular model // Journal of the American Chemical Society. 1985. V. 107. P. 3902-3909.

129. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods I. Method // Journal of Computational Chemistry. 1989. V. 10. P. 209-220.

130. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods II. Applications // Journal of Computational Chemistry. 1989. V. 10. P. 221-264.

131. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods VI: more modifications to the NDDO approximations and re-optimization of parameters // Journal of Molecular Modeling. 2013. V. 19. P. 1-32.

132. Dewar M.J.S., Thiel W. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and parameters // Journal of the American Chemical Society. 1977. V. 99. P. 4899-4907.

133. Xu C.H., Wang C.Z., Chan C.T., Ho K.M. A transferable tight-binding potential for carbon // Journal of Physics: Condensed Matter. 1992. V. 4. P. 6047-6054.

134. Allen P.B., Broughton J.Q., McMahan A.K. Transferable nonorthogonal tight-binding parameters for silicon // Physical Review B. 1986. V. 34. P. 859-862.

135. Kwon I., Biswas R., Wang C.Z., Ho K.M., Soukoulis C.M. Transferable tight-binding models for silicon // Physical Review B. 1994. V. 49. P. 7242-7250.

136. Menon M.A transferable nonorthogonal tight-binding scheme for germanium // Journal of Physics: Condensed Matter. 1998. V. 10. P. 10991-10998.

137. Bernstein N., Mehl M.J., Papaconstantopoulos D.A. Nonorthogonal tight-binding model for germanium // Physical Review B. 2002. V. 66. P. 075212-1 - 07521212.

138. Kim E., Lee Y.H., Lee J.M. Transferable tight-binding model for hydrogen-silicon interactions // Journal of Physics: Condensed Matter. 1994. V. 6. P. 95619570.

139. Zhao J., Lu J.P. A nonorthogonal tight-binding total energy model for molecular simulations // Physics Letters A. 2003. V. 319. P. 523-529.

140. Sapra S., Shanthi N., Sarma D.D. Realistic tight-binding model for the electronic structure of II-VI semiconductors // Physical Review B. 2002. V. 66. P. 205202-1 - 205202-8.

141. Pedersen T.G., Pedersen J.G. Self-consistent tight-binding model of B and N doping in graphene // Physical Review B. 2013. V. 87. P. 155433-1 - 155433-6.

142. Gehrmann J., Pettifor D.G., Kolmogorov A.N., Reese M., Mrovec M., Elsasser C., Drautz R. Reduced tight-binding models for elemental Si and N, and ordered binary Si-N systems // Physical Review B. 2015. V. 91. P. 054109-1 - 05410918.

143. Maslov M.M., Podlivaev A.I., Openov L.A. Nonorthogonal tight-binding model for hydrocarbons // Physical Letters A. 2009. V. 373. P. 1653-1657.

144. Maslov M.M., Lobanov D.A., Podlivaev A.I., Openov L.A. Thermal stability of cubane C8H8 // Physics of the Solid State. 2009. V. 51. P. 645-648.

145. Maslov M.M. Simulation of the thermal decomposition of the C9H10 methylcubane molecule // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2009. V. 3. P. 211-215.

146. Maslov M.M. The thermal stability of linear oligomers constructed from cubylene units // Russian Journal of Physical Chemistry B. 2010. V. 4. P. 170-174.

147. Маслов М.М., Подливаев А.И., Опенов Л.А. Термическая устойчивость поликубанов C4+4„H8 // Физика Твердого Тела. 2011. Т. 53. С. 2403-2408.

148. Openov L.A., Podlivaev A.I. Insulator band gap in graphane nanoribbons // Semiconductors. 2011. V. 45. P. 633-635.

149. Prudkovskiy V., Berd M., Pavlenko E., Katin K., Maslov M., Puech P., Monthioux M., Escoffier W., Goiran M., Raquet, B. Electronic coupling in

fullerene-doped semiconducting carbon nanotubes probed by Raman spectroscopy and electronic transport // Carbon. 2013. V. 57. P. 498-506.

150. NIST Standard Reference Database 101. Computational Chemistry Comparison and Benchmark DataBase. [Internet]. [cited 2019 Nov 18]. Available from: http: //cccbdb .nist.gov/

151. Катин К.П., Маслов М.М. О термической устойчивости нитрозамещенных производных углеводородного кубана // Химическая Физика. 2011. Т. 30. С. 41-50.

152. Дегтяренко Н.Н., Катин К.П., Маслов М.М. Моделирование метастабильных структур кластеров CL-20 // Физика Твердого Тела. 2014. Т. 56. С. 1415-1419.

153. Overton M.L., Womersley R.S. Second derivatives for optimizing eigenvalues of symmetric matrices // SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications. 1995. V. 16. P. 697-718.

154. Hoffmann R. An extended Huckel theory. I. Hydrocarbons // The Journal of Chemical Physics. 1963. V. 39. P. 1397-1412.

155. Roothaan C.C.J. A study of two-center integrals useful in calculations on molecular structure. I // The Journal of Chemical Physics. 1951. V. 19. P. 14451458.

156. Slater J.C., Koster G.F. Simplified LCAO method for the periodic potential problem // Physical Review Journals Archive. 1954. V. 94. P. 1498-1524.

157. Rosenbrock H.H. Some general implicit processes for the numerical solution of differential equations // The Computer Journal. 1963. V. 5. P. 329-330.

158. MOPAC2012, Stewart J.J.P., Stewart Computational Chemistry, Colorado Springs, CO, USA, http://OpenMOPAC.net (2012). [Internet]. [cited 2019 Nov 18]. Available from: http://openmopac.net/

159. Accuracy of PM7. [Internet]. [cited 2019 Nov 18]. Available from: http: //openmopac. net/PM7_accuracy/PM7_accuracy.html

160. Johnson B.G., Gill P. M.W., Pople J.A. The performance of a family of density functional methods // The Journal of Chemical Physics. 1993. V. 98. P. 56125626.

161. Born M., Oppenheimer R. Zur Quantentheorie der Molekeln // Annalen Der Physik. 1927. V. 389. P. 457-484.

162. Slater J.C. A Simplification of the Hartree-Fock Method // Physical Review Journals Archive. 1951. V. 81. P. 385-390.

163. Thomas L.H. The calculation of atomic fields // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society. 1927. V. 23. P. 542-548.

164. Fermi E. Un metodo statistico per la determinazione di alcune proprieta dell'atomo // Rendiconti Academia Dei Lincei. 1927. V. 6. P. 602-607.

165. Dirac P.A.M. Note on exchange phenomena in the Thomas atom // Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 1930. V. 26. P. 376-385.

166. Kohn W., Sham L.J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Physical Review Journals Archive. 1965. V. 140. P. A1133-A1138.

167. Ceperley D.M., Alder B.J. Ground state of the electron gas by a stochastic method // Physical Review Letters. 1980. V. 45. P. 566-569.

168. Vosko S.H., Wilk L., Nusair M. Accurate spin-dependent electron liquid correlation energies for local spin density calculations: a critical analysis // Canadian Journal of Physics 1980. V. 58. P. 1200-1211.

169. Perdew J.P., Zunger A. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems // Physical Review B. 1981. V. 23. P. 5048-5079.

170. Perdew J.P., Wang Y. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy // Physical Review B. 1992. V. 45. P. 1324413249.

171. Becke A.D. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior // Physical Review A. 1988. V. 38. P. 3098-3100.

172. Lee C., Yang W., Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Physical Review B. 1988. V. 37. P. 785-789.

173. Miehlich B., Savin A., Stoll H., Preuss H. Results Obtained with the correlation energy density functionals of Becke and Lee, Yang and Parr // Chemical Physics Letters. 1989. V. 157. P. 200-206.

174. Colle R., Salvetti O. Approximate calculation of the correlation energy for the closed shells // Theoretica chimica acta. 1975. V. 37. P. 329-334.

175. Burke K., Perdew J.P., Wang Y. (1998) Derivation of a Generalized Gradient Approximation: The PW91 Density Functional. In: Dobson J.F., Vignale G., Das M.P. (eds) Electronic Density Functional Theory. Springer, Boston, MA.

176. Perdew J.P. Electronic Structure of Solids'91 / Ed. P. Ziesche, H. Eschrig. -Berlin: Akademie Verlag, 1991.

177. Perdew J.P., Chevary J.A., Vosko S.H., Jackson K.A., Pederson M.R., Singh D. J., Fiolhais C. Atoms, molecules, solids, and surfaces: Applications of the generalized gradient approximation for exchange and correlation // Physical Review B. 1992.V. 46. P. 6671-6687.

178. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized gradient approximation made simple // Physical Review. Letters. 1996. V. 77. P. 3865-3868.

179. Zhang Y., Yang W. Comment on "Generalized gradient approximation made simple." // // Physical Review Letters 1998. V. 80. P. 890.

180. Yang K., Zheng J., Zhao Y., Truhlar D. G. // Tests of the RPBE, revPBE, t-HCTHhyb, ©B97X-D, and MOHLYP density functional approximations and 29 others against representative databases for diverse bond energies and barrier heights in catalysis // The Journal of Chemical Physics. 2010. V. 132. P. 1641171 - 164117-11.

181. Perdew J. P., Ruzsinszky A., Csonka G. I., Vydrov O. A., Scuseria G. E., Constantin L. A., Zhou X., Burke K. Restoring the density-gradient expansion for exchange in solids and surfaces // Physical Review Letters. 2008. V. 100. P. 136406-1 - 136406-4.

182. Арбузников А.В. Гибридные обменно-корреляционные функционалы и потенциалы: развитие концепции // Журнал структурной химии. 2007. Т. 48. С. S5-38.

183. Adamo C., Barone V. Toward reliable density functional methods without adjustable parameters: The PBE0 model // The Journal of Chemical Physics. V. 110. P. 6158-6170.

184. Svensson M., Humbel S., Froese R.D.J., Matsubara T., Sieber S., Morokuma K. ONIOM: A multilayered integrated MO + MM method for geometry optimizations and single point energy predictions. A test for Diels-Alder reactions and Pt(P(/-Bu)3)2+ H2 oxidative addition // The Journal of Chemical Physics. 1996. V. 100. P. 19357-19363.

185. Katin K.P., Prudkovskiy V.S., Maslov M.M. Chemisorption of hydrogen atoms and hydroxyl groups on stretched graphene: A coupled QM/QM study // Physics Letters A. 2017. V. 381. P. 2686-2690.

186. Ashcroft N.W., Mermin N.D. Solid State Physics (Saunders College Publishing, Philadelphia, PA, 1976).

187. Monkhorst H.J., Pack J.D. Special points for Brillouin-zone integrations // Physical Review B. 1976. V. 13. P. 5188-5192.

188. Phillips J.C. Energy-band interpolation scheme based on a pseudopotential // Physical Review Journals Archive. 1958. V. 112. P. 685-695.

189. Phillips J.C., Kleinman L. New method for calculating wave functions in crystals and molecules // Physical Review Journals Archive. 1959. V. 116. P. 287-294.

190. Cohen M.L., Heine V. The fitting of pseudopotentials to experimental data and their subsequent application // Solid State Physics. 1970. V. 24. P. 37-248.

191. Kleinman L., Bylander D.M. Efficacious form for model pseudopotentials // Phys. Rev. Lett. 1982. V. 48. P. 1425-1428.

192. Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism // Physical Review B. 1990. V. 41. P. 7892-7895.

193. Kresse G., Joubert D. From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method // Physical Review B. 1999. V. 59. P. 1758-1775.

194. Maslov M.M., Podlivaev A.I., Katin K.P. Nonorthogonal tight-binding model with H-C-N-O parameterization // Molecular Simulation. 2016. V. 42. P. 305311.

195. General atomic and molecular electronic structure system / Schmidt M.W. [et al.] // Journal of Computational Chemistry. 1994. V. 14. P. 1347-1363.

196. Ufimtsev I.S., Martinez T.J. Quantum chemistry on graphical processing units. 3. Analytical energy gradients, geometry optimization, and first principles molecular dynamics // Journal of Chemical Theory and Computation. 2009. V. 5. P. 26192628.

197. Titov A.V., Ufimtsev I.S., Luehr N., Martinez T.J. Generating efficient quantum chemistry codes for novel architectures // Journal of Chemical Theory and Computation. 2013. V. 9. P. 213-221.

198. Quantum ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / Giannozzi P. [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. 2009. V. 21. P. 395502-1 - 395502-19.

199. Advanced capabilities for materials modelling with Quantum ESPRESSO / Giannozzi P. [et al.] // Journal of Physics: Condensed Matter. 2017. V. 29. P. 456901-1 - 456901-30.

200. Дегтяренко Н.Н. Описание программных пакетов для квантовых расчетов наносистем: учебное пособие. М.: МИФИ, 2008. - 180 c.

201. Chemcraft - graphical software for visualization of quantum chemistry computations. [Internet]. [cited 2019 Nov 18]. Available from: https://www.chemcraftprog.com

202. VESTA Visualization for Electronic and STructural Analysis [Internet]. [cited 2019 Nov 18]. Available from: https://jp-minerals.org/vesta/en/

203. Kokalj A. XCrySDen - a new program for displaying crystalline structures and electron densities // Journal of Molecular Graphics and Modelling. 1999. V. 17. P. 176-179.

204. Maslov M.M., Katin K.P. On the thermal stability of tetrahedrane: Tight-binding molecular dynamics study // Chemical Physics. 2011. V. 387. P. 66-68.

205. Openov L.A., Podlivaev A.I., Maslov M.M. Comparative kinetic stability of classical and non-classical fullerenes C46 // Physics. Letters A. 2012. V. 376. P. 3146-3149.

206. Katin K.P., Maslov M.M. Stone-Wales defects in nitrogen-doped C20 fullerenes: Insight from ab initio calculations // Physica E.: Low-Dimensional Systems and Nanostructures. 2018. V. 96. P. 6-10.

207. Maslov M.M., Katin K.P. Tight-binding molecular dynamics simulation of the endohedral complex C4H4@C60 // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. V. 22. P. 560-564.

208. Prudkovskiy V.S., Katin K.P., Maslov M.M., Puech P., Yakimova R., Deligeorgis

G. Efficient cleaning of graphene from residual lithographic polymers by ozone treatment // Carbon. 2016. V. 109. P. 221-226.

209. Grishakov K.S., Katin K.P., Prudkovskiy V.S., Maslov M.M. Relative stabilities of various fully functionalized graphene polymorphs under mechanical strain and electric field // Applied Surface Science. 2019. V. 463. P. 1051-1057.

210. Долинский И.Ю., Катин К.П., Гришаков К.С., Прудковский В.С., Каргин

H.И., Маслов М.М. Влияние механического растяжения на адсорбционные свойства легированного азотом графена // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. С. 816-820.

211. Grishakov K.S., Katin K.P., Maslov M.M. Strain-induced semiconductor-to-metal transitions in C36-based carbon peapods: Ab initio study // Diamond and Related Materials. 2018. V. 84. P. 112-118.

212. Опенов Л.А., Подливаев А.И. Десорбция водорода из пентаграфана // Физика и техника полупроводников. 2019. Т. 53. С. 724-728.

213. Grishakov K.S., Katin K.P., Maslov M.M. Theoretical studies of the Stone-Wales defect in C36 fullerene embedded inside zigzag carbon nanotube // Advances in Physical Chemistry. 2016. V. 2016. P. 1862959-1 - 1862959-4.

214. Шостаченко С.А., Маслов М.М., Прудковский В.С., Катин К.П. Термическая устойчивость гексапризмана C12H12 и октапризмана C16H16 // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. C. 1007-1011.

215. Kiselev V.G., Franklin Goldsmith C. Accurate Prediction of Bond Dissociation Energies and Barrier Heights for High-Energy Caged Nitro and Nitroamino Compounds Using a Coupled Cluster Theory // The Journal of Physical Chemistry A. 2019. V. 123. P. 4883-4890.

216. Irngartinger H., Strack S., Gleiter R., Brand S. Octamethylcuneane and octamethylcubane: the first x-ray crystal structure of a cuneane // Acta Crystallographica Section C. 1997. V. C53. P. 1145-1148.

217. Katin K.P., Prudkovskiy V.S., Maslov M.M. Influence of methyl functional groups on the stability of cubane carbon cage // Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures. 2016. V. 81. P. 1-6.

218. Матюшенко Н.Н., Стрельницкий В.Е., Гусев В. А. Новая плотная модификация кристаллического углерода C8 // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т. 30. С. 218-221.

219. Henkelman G., Jonsson H. Improved tangent estimate in the nudged elastic band method for finding minimum energy paths and saddle points // The Journal of Chemical Physics. 2000. V. 113. P. 9978-9985.

220. Maslov M.M. Tight-Binding Simulation of Cubane C8H8, Methylcubane C9H10 and Cubane-Based Nanostructures // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2011. V. 19. P. 127-132.

221. Katin K.P., Maslov M.M. Thermal stability of carbon [n,5] prismanes (n = 2-4): a molecular dynamics study // Molecular Simulation. 2018. V. 44. P. 703-707.

222. Vineyard G.H. Frequency factors and isotope effects in solid state rate processes // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1957. V. 3. P. 121-127.

223. Маслов М.М., Опенов Л.А., Подливаев А.И. О формуле Виньярда для предэкспоненциального множителя в законе Аррениуса // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. С. 1191-1196.

224. Hoffmann R., Alder R.W., Wilcox C.F. Planar tetracoordinate carbon // Journal of the American Chemical Society. 1970. V. 92. P. 4992-4993.

225. McGrath M.P., Radom L. Alkaplanes: a class of neutral hydrocarbons containing a potentially planar tetracoordinate carbon // Journal of the American Chemical Society. 1993. V. 115. P. 3320-3321.

226. Rasmussen D.R., Radom L. Planar-tetracoordinate carbon in a neutral saturated hydrocarbon: theoretical design and characterization // Angewandte Chemie International Edition. 1999. V. 38. P. 2875-2878.

227. Minyaev R.M., Gribanova T.N., Minkin V.I., Starikov A.G., Hoffmann R. Planar and pyramidal tetracoordinate carbon in organoboron compounds // The Journal of Organic Chemistry. 2005. V. 70. P. 6693-6704.

228. Collins J.B., Dill J.D., Jemmis E.D., Apeloig Y., Schleyer P.v.R., Seeger R., Pople J.A. Stabilization of planar tetracoordinate carbon // Journal of the American Chemical Society. 1976. V. 98. P. 5419-5427.

229. Ohno K., Tokoyama H., Yamakado H. A quantum chemical study of novel carbon structures: Prism carbon tubes // Chemical Physics Letters. 2015. V. 635. P. 180-184.

230. GaussView, Version 4.1.2, A. Frisch, R.D. Dennington II, T.A. Keith, and J. Millam, GaussView 4 Reference, Gausian Inc., 2007

231. Katin K.P., Javan M.B., Maslov M.M., Soltani A. Effect of the embedded atom on the electronic, optical properties and kinetic stability of [3,6]silaprismane // Chemical Physics. 2017. V. 487. P. 59-66.

232. Gordeychuk M.V., Katin K.P., Grishakov K.S., Maslov M.M. Silicon buckyballs versus prismanes: Influence of spatial confinement on the structural properties and optical spectra of the Si18H12 and Si19H12 clusters // International Journal of Quantum Chemistry. 2018. V. 118. P. e25609-1 - e25609-9.

233. Eaton P.E., Li J., Upadhyaya S.P. Synthesis of methylcubane and cyclopropylcubane. The cubane-1,4-diyl route // The Journal of Organic Chemistry. 1995. V. 60. P. 966-968.

234. Eaton P.E., Pramod K., Emrick T., Gilardi R. Building with cubane-1,4-diyl. Synthesis of aryl-substituted cubanes, p-[n]cubyls, and cubane-separated

bis(arenes) // Journal of the American Chemical Society. 1999. V. 121. P. 41114123.

235. Katin K.P., Maslov M.M. Chemical functionalization effects on cubane-based chain electronic transport // Advances in Condensed Matter Physics. 2015. V. 2015. P. 754873-1-754873-6.

236. Landauer R. Electrical resistance of disordered one-dimensional lattices // The Philosophical Magazine: A Journal of Theoretical Experimental and Applied Physics. 1970. V. 21. P. 863-867.

237. Fisher D.S., Lee P.A. Relation between conductivity and transmission matrix // Physical Review B. 1981. V. 23. P. 6851-6854.

238. Buttiker M., Imry Y., Landauer R., Pinhas S. Generalized many-channel conductance formula with application to small rings // Physical Review B. 1985. V. 31. P. 6207-6215.

239. Buttiker M. Four-terminal phase-coherent conductance // Physical Review Letters. 1986. V. 57. P. 1761-1764.

240. Sancho M.P.L., Sancho J.M.L., Rubio J. Quick iterative scheme for the calculation of transfer matrices: application to Mo (100) // Journal of Physics F: Metal Physics. 1984. V. 14. P. 1205-1215.

241. Sancho M.P.L., Sancho J.M.L., Sancho J.M.L., Rubio J. Highly convergent schemes for the calculation of bulk and surface Green functions // Journal of Physics F: Metal Physics. 1985. V. 15. P. 851-858.

242. Nardelli M.B. Electronic transport in extended systems: Application to carbon nanotubes // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. P. 7828-7833.

243. Markussen T., Rurali R., Brandbyge M., Jauho A.-P. Electronic transport through Si nanowires: Role of bulk and surface disorder // Physical Review B. 2006. V. 74. P. 245313-1 - 245313 -11.

244. Маслов М.М., Катин К.П., Авхадиева А.И., Подливаев А. И. Динамическое моделирование термического разложения циклотетракубила // Химическая физика. 2014. Т. 33. С. 27-32.

245. Rochefort A., Salahub D.R., Avouris P. Effects of finite length on the electronic structure of carbon nanotubes // The Journal of Physical Chemistry B. 1999. V. 103. P. 641-646.

246. Han M.Y., Özyilmaz B., Zhang Y., Kim P. Energy band-gap engineering of graphene nanoribbons // Physical Review Letters. 2007. V. 98. P. 206805-1 -206805-4.

247. Kasap S., Capper P. Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, Springer-Verlag, 2007.

248. Katin K.P., Shostachenko S.A., Avkhadieva A.I., Maslov M.M. Geometry, energy, and some electronic properties of carbon polyprismanes: ab initio and tight-binding study // Advances in Physical Chemistry. 2015. P. 506894-1506894-6.

249. Krishnan R., Binkley J.S., Seeger R., Pople J. A. Self-consistent molecular orbital methods. XX. A basis set for correlated wave functions // The Journal of Chemical Physics. 1980. V. 72. P. 650-654.

250. Dunning T.H. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen // The Journal of Chemical Physics. 1989. V. 90. P. 1007-1023.

251. Woon D.E., Dunning T.H. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. III. The atoms aluminum through argon // The Journal of Chemical Physics. 1993. V. 98. P. 1358-1371.

252. Gimaldinova M.A., Katin K.P., Salem M.A., Maslov M.M. Energy and electronic characteristics of silicon polyprismanes: density functional theory study // Letters on Materials. 2018. V. 8. P. 454-457.

253. Li S. Semiconductor physical electronics, 2nd ed., Springer: Berlin, 2006.

254. Garza A.J., Scuseria G.E. Predicting band gaps with hybrid density functionals // The Journal of Physical Chemistry Letters. 2016. V. 7. P. 4165-4170.

255. Foresman J. B., Frisch Exploring chemistry with electronic structure methods, 2nd ed., Gaussian Inc.: Pittsburgh Pennsylvania, 1996.

256. Lewars E.G. Computational chemistry: introduction to the theory and applications of molecular and quantum mechanics, Kluwer Academic Publishers, Massachusetts, 2003.

257. Pearson R.G. Absolute electronegativity and hardness correlated with molecular orbital theory // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1986. V. 83. P. 8440-8441.

258. Parr R.G., Szentpaly L.v., Liu S. Electrophilicity index // Journal of the American Chemical Society. 1999. V. 121. P. 1922-1924.

259. Putz M.V., Russo N., Sicilia E. Atomic radii scale and related size properties from density functional electronegativity formulation // The Journal of Physical Chemistry A. 2003. V. 107. P. 5461-5465.

260. Parr R.G., Donnelly R.A., Levy M., Palke W.E. Electronegativity: the density functional viewpoint // The Journal of Chemical Physics. 1978. V. 68. P. 38013807.

261. Koopmans T. Über die Zuordnung von Wellenfunktionen und Eigenwerten zu den Einzelnen Elektronen Eines Atoms // Physica. 1934. V. 1. P. 104-113.

262. Sung H.-J., Han W. H., Lee I.-H., Chang K. J. Superconducting open-framework allotrope of silicon at ambient pressure // Physical Review Letters. 2018. V. 120. P. 157001-1 - 157001-6.

263. Katin K.P., Grishakov K.S., Gimaldinova M.A., Maslov M.M. Silicon rebirth: Ab initio prediction of metallic sp3-hybridized silicon allotropes // Computational Materials Science. 2020. V. 174. P. 109480.

264. Teichert F., Zienert A., Schuster J., Schreiber M. Electronic transport in metallic carbon nanotubes with mixed defects within the strong localization regime // Computational Materials Science. 2017. V. 138. P. 49-57. DOI: 10.1016/j.commatsci.2017.06.001

265. Maslov M.M., Grishakov K.S., Gimaldinova M.A., Katin K.P. Carbon vs silicon polyprismanes: a comparative study of metallic sp3-hybridized allotropes // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2020. V. 28. P. 97-103.

266. Gimaldinova M.A., Kochaev A.I., Maslov M.M. Ab initio modeling of dynamic stability of silicon prismanes // Letters on Materials. 2020. V. 10. P. 283-287. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-3-283-287

267. Salem M., Gimaldinova M.A., Kochaev A.I., Maslov M.M. The effect of doping on the electronic structure and optical properties of silicon biprismanes: DFT and TD-DFT studies // Letters on Materials. 2020. V. 10. P. 294-298. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-3-294-298

268. Salem M.A., Gimaldinova M.A., Kochaev A.I., Katin K.P., Ryzhuk R.V., Kargin N.I., Maslov M.M. Nitro derivatives of silaprismanes as high-energy compounds: theoretical study // International Journal of Nanoscience 2019. V. 18. P. 19400471 - 1940047-3.

269. Gimaldinova M.A., Katin K.P., Grishakov K.S., Maslov M.M. Kinetic stability of nitrogen cubane inside the fullerene cage: Molecular dynamics study // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2020. V. 28. P. 304-308.

270. Grishakov K.S., Katin K.P., Gimaldinova M.A., Maslov M.M. Stability and energy characteristics of extended nitrogen nanotubes: density functional theory study // Letters on Materials. 2019. V. 9. P. 366-369.

271. Maslov M.M., Katin K.P. High Kinetic Stability of Hypercubane: Tight-Binding Molecular Dynamics Study // Chemical Physics Letters. 2016. V. 644. P. 280283.

272. Tsyshevsky R., Kuklja M. Decomposition mechanisms and kinetics of novel energetic molecules BNFF-1 and ANFF-1: quantum-chemical modeling // Molecules. 2013. V. 18. P. 8500-8517.

273. Беленков Е.А., Грешняков В.А. Классификация структурных разновидностей углерода // Физика твердого тела. 2013. Т. 55. С. 1640-1650.

274. Xu X.-J., Zhu W.-H., Xiao, H.-M. Hexanitrohexaazaadamantane: a new potential high-energy-density compound superior to hexanitrohexaazaisowurtzitane (CL-20) // Journal of Energetic Materials. 2009. V. 27. P. 247-262.

275. Isayev O., Gorb L., Qasim M., Leszczynski J. Ab initio molecular dynamics study on the initial chemical events in nitramines: Thermal decomposition of CL-20 // The Journal of Chemical B. 2008. V. 112. P. 11005-11013.

276. Dorofeeva O.V., Suntsova M.A. Enthalpy of formation of CL-20 // Computational and Theoretical Chemistry. 2015. V. 1057. P. 54-59.

277. Book chapter. 9. Quantum Mechanical Simulation Methods. Leitsmann R., Plänitz P., Schreiber M. In-vitro Materials Design: Modern Atomistic Simulation Methods for Engineers, chapter 9, Wiley-VCH Verlag. 2015. P. 77-104.

278. Schatschneider B., Monaco S., Tkatchenko A., Liang J.-J. Understanding the structure and electronic properties of molecular crystals under pressure: Application of dispersion corrected DFT to oligoacenes // The Journal of Chemical A. 2013. V. 117. P. 8323-8331.

279. Muscat J., Wander A., Harrison N.M. On the prediction of band gaps from hybrid functional theory // Chemical Physics Letters. 2001. V. 342. P. 397-401.

280. Katin K.P., Maslov M.M. Toward CL-20 crystalline covalent solids: On the dependence of energy and electronic properties on the effective size of CL-20 chains // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2017. V. 108. P. 82-87.

281. Gimaldinova M.A., Maslov M.M., Katin K.P. Electronic and reactivity characteristics of CL-20 covalent chains and networks: a density functional theory study // CrystEngComm. 2018. V. 20. P. 4336-4344.

282. Xu H., Duan X., Li H., Pei C. A novel high-energetic and good-sensitive cocrystal composed of CL-20 and TATB by a rapid solvent/non-solvent method // RSC Advances. 2015. V. 5. P. 95764-95770.

283. Liu N., Duan B., Lu X., Mo H., Xu M., Zhang Q., Wang B. Preparation of CL-20/DNDAP cocrystals by a rapid and continuous spray drying method: an alternative to cocrystal formation // CrystEngComm. 2018. V. 20. P. 2060-2067.

284. Liu G., Li H., Gou R., Zhang C. Packing structures of the CL-20-based cocrystals // Crystal Growth and Design. 2018. V. 18. P. 7065-7078.

285. Lin-lin L., Hu S. Ab initio calculations of the NO2 fission for CL-20 conformers // Journal of Energetic Materials. 2019. V. 37. P. 154-161.

286. Dalinger I.L., Vinogradov V.M., Shevelev S.A., Kuz'min V.S. N-(Difluoroamino)azoles - a new class of N-substituted azoles // Mendeleev Communications. 1996. V. 6. P. 13-15.

287. Katin K.P., Javan M.B., Kochaev A.I., Soltani A., Maslov M.M. Kinetic Stability and Reactivity of Silicon and Fluorine-Containing CL-20 Derivatives // ChemistrySelect. 2019. V. 4. P. 9659-9665.

288. Li Y., Li B., Xie L. Preparation and Characterization of Superfine CL-20/EPDM Composite Microspheres // ChemistrySelect. 2019. V. 4. P. 13259-13264.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Апробация неортогональной модели сильной связи

Таблица А.1 - Энергии связи (эВ/атом) для различных молекул вида ИдС/НиОи, рассчитанные с помощью модели ЫТВМ и в рамках альтернативных подходов АМ1/РМ3/РМ7, модели сильной связи 7Иао-Ьи, а также соответствующие экспериментальные данные

Формула Название Эксп. PM3 PM7 AM1 Zhao-Lu NTBM

1 2 3 4 5 6 7 8

H2 ^drogen 2.240 2.530 2.934 2.353 2.421 2.364

CH Methylidyne 1.721 1.625 1.791 1.664 1.903 1.816

CH2 Methylene, triplet 2.618 2.859 2.813 2.784 2.801 2.690

СНз Methyl radical 3.147 3.201 3.221 3.185 3.336 3.145

СН4 Methane 3.422 3.380 3.392 3.344 3.664 3.339

С2 СагЬоп, dimer 3.120 1.778 3.043 2.688 5.575 3.090

С2Н2 Acetylene 4.221 4.259 4.189 4.214 4.838 4.483

С2Н3 Vinyl 3.778 3.832 3.792 3.733 4.021 3.838

С2Н4 Ethylene 3.863 3.832 3.852 3.834 4.169 3.900

С2Н4 Methylmethylene 3.300 3.312 3.382 3.318 3.570 3.433

С2Н5 Ethyl 3.553 3.600 3.603 3.595 3.738 3.557

С2Н6 Ethane 3.634 3.622 3.623 3.618 3.872 3.602

Сз Carbon, trimer 4.544 4.390 4.744 4.307 5.015 4.663

С3Н4 Allene 4.159 4.150 4.213 4.156 4.526 4.265

С3Н4 Cyclopropene 4.031 4.019 4.050 3.978 4.191 3.937

С3Н4 Propyne 4.166 4.192 4.156 4.173 4.587 4.292

С3Н5 Allyl 3.949 3.952 3.996 3.957 4.188 3.994

СзНб Cyclopropane 3.891 3.874 3.894 3.867 4.036 3.805

СзНб Propene 3.929 3.921 3.932 3.920 4.179 3.933

С3Н7 i-Propyl radical 3.708 3.757 3.756 3.751 3.888 3.701

С3Н8 Propane 3.739 3.734 3.732 3.737 3.957 3.707

С4Н6 1 -Methyl cycloprop -1-ene 4.042 4.046 4.064 4.014 4.200 3.969

С4Н6 Bicyclobutane 4.070 3.995 4.010 3.956 4.092 3.881

С4Н6 1,2-Butadiene 4.126 4.130 4.169 4.134 4.427 4.186

С4Н6 1-Butyne 4.123 4.140 4.114 4.132 4.465 4.201

С4Н6 2-Butyne 4.144 4.165 4.141 4.156 4.484 4.216

С4Н6 Cyclobutene 4.132 4.131 4.133 4.096 4.250 4.059

С4Н6 Methylenecyclopropane 4.087 4.102 4.129 4.088 4.269 4.052

С4Н6 1,3-Butadiene 4.182 4.160 4.177 4.165 4.436 4.206

С4Н8 1-Butene 3.953 3.946 3.953 3.951 4.180 3.947

1 2 3 4 5 6 7 8

C4H8 cis-2-Butene 3.959 3.961 3.967 3.960 4.182 3.892

C4H8 Cyclobutane 3.928 3.966 3.960 3.956 4.079 3.936

C4H8 Isobutene 3.968 3.964 3.973 3.956 4.176 3.948

C4H8 trans-2-Butene 3.963 3.966 3.970 3.964 4.182 3.765

C4H9 Isobutyl 3.805 3.840 3.835 3.830 3.960 3.767

C4H10 n-Butane 3.802 3.798 3.795 3.804 4.006 3.756

C4H10 Isobutane 3.808 3.799 3.797 3.799 4.000 4.453

C5H6 Cyclopentadiene 4.448 4.449 4.447 4.429 4.591 3.986

C5H8 1,2-Dimethylcyclopropene 4.061 4.060 4.071 4.033 4.203 4.092

C5H8 Methylene cyclobutane 4.119 4.150 4.154 4.132 4.271 4.168

C5H8 1,cis-3-Pentadiene 4.152 4.145 4.154 4.146 4.378 4.185

C5H8 Cyclopentene 4.188 4.206 4.198 4.206 4.350 4.001

C5H8 Bicyclo(2.1.0)-pentane 4.091 4.089 4.092 4.062 4.164 4.151

C5H8 1,4-Pentadiene 4.131 4.127 4.141 4.133 4.368 3.951

C5H8 Spiropentane 4.068 4.072 4.087 4.047 4.143 4.160

C5H8 1 ,trans-3-Pentadiene 4.155 4.145 4.156 4.147 4.381 3.956

C5H10 1-Pentene 3.967 3.964 3.968 3.972 4.182 3.951

C5H10 2-Methyl-1-butene 3.977 3.975 3.979 3.972 4.178 3.952

C5H10 2-Methyl-2-butene 3.981 3.987 3.991 3.981 4.178 3.948

C5H10 3-Methyl-1-butene 3.971 3.963 3.966 3.965 4.174 3.961

C5H10 cis-2-Pentene 3.972 3.974 3.978 3.978 4.183 3.883

C5H10 cis-Dimethylcyclopropane 3.948 3.948 3.953 3.938 4.094 3.992

C5H10 Cyclopentane 4.005 4.021 4.010 4.035 4.170 3.957

C5H10 trans-2-Pentene 3.975 3.977 3.980 3.980 4.183 3.799

C5H12 2-Methylbutane 3.845 3.838 3.836 3.841 4.032 3.778

C5H12 Neopentane 3.853 3.842 3.841 3.834 4.023 3.811

C5H12 n-Pentane 3.840 3.839 3.836 3.848 4.038 4.764

C6H6 Benzene 4.737 4.723 4.725 4.729 4.899 4.635

C6H6 Fulvene 4.637 4.605 4.609 4.582 4.774 4.402

C6H8 1,3-Cyclohexadiene 4.363 4.378 4.379 4.387 4.544 4.116

C6H10 2,3 -Dimethyl-1,3 -butadiene 4.137 4.128 4.138 4.119 4.332 4.180

C6H10 Cyclohexene 4.169 4.179 4.175 4.194 4.341 4.128

C6H10 1,5-Hexadiene 4.112 4.109 4.120 4.118 4.335 4.048

C6H10 1,2-Dimethylcyclobutene 4.113 4.122 4.122 4.093 4.228 3.983

C6H10 Bicyclopropyl 4.082 4.068 4.086 4.059 4.171 3.988

C6H12 Cyclohexane 4.023 4.027 4.018 4.045 4.166 3.840

C6H14 n-Hexane 3.867 3.867 3.864 3.878 4.060 4.556

C7H8 Cycloheptatriene 4.512 4.514 4.526 4.526 4.695 4.467

C7H8 Norbornadiene 4.464 4.467 4.466 4.441 4.576 4.603

C7H8 Toluene 4.602 4.596 4.599 4.595 4.751 4.125

1 2 3 4 5 6 7 8

С7Н12 Norbornane 4.161 4.164 4.154 4.165 4.272 3.854

С7Н16 n-Heptane 3.888 3.889 3.885 3.901 4.076 4.363

С8Н8 Cubane 4.405 4.500 4.468 4.399 4.325 4.738

С8Н8 Styrene 4.713 4.702 4.708 4.703 4.876 4.504

С8Н10 Ethylbenzene 4.506 4.500 4.502 4.502 4.657 4.146

С8Н14 Bicyclo(2.2.2)-octane 4.155 4.163 4.154 4.179 4.286 3.869

С8Н18 n-Octane 3.904 3.905 3.901 3.918 4.089 3.892

С9Н20 n-Nonane 3.916 3.918 3.914 3.932 4.099 3.882

С10Н8 Azulene 4.917 4.898 4.903 4.890 5.044 4.958

С10Н8 Naphtalene 5.007 4.996 4.998 4.996 5.115 5.029

С10Н16 Adamantane 4.269 4.273 4.263 4.288 4.368 4.252

С14Н10 Anthracene 5.137 5.125 5.127 5.123 5.218 5.157

С14Н10 Phenanthrene 5.147 5.137 5.138 5.133 5.227 5.167

С60 Buckminsterfullerene 6.918 6.790 6.776 6.673 6.590 6.954

ОН Hydroxyl radical 2.193 2.334 2.242 2.380 2.356 2.076

Н2О Water 3.182 3.118 3.182 3.202 3.387 2.859

СО Carbon monoxide 5.540 5.395 5.365 5.091 4.607 5.059

НСО H-C=O 3.908 4.193 4.095 4.073 3.836 3.965

СН2О Formaldehyde 3.886 3.973 3.881 3.945 4.250 4.114

СН4О Methanol 3.497 3.524 3.503 3.561 3.775 3.579

С2Н4О Acetaldehyde 3.999 4.027 4.008 4.010 4.259 4.043

С2Н4О Ethylene oxide 3.831 3.803 3.823 3.809 4.076 3.923

С2Н6О Ethanol 3.688 3.690 3.686 3.719 3.923 3.711

С3Н6О Acetone 4.038 4.044 4.053 4.026 4.251 4.005

С3Н6О Propanal 4.010 4.027 4.012 4.022 4.241 4.026

С3Н6О Trimethylene oxide 3.896 3.929 3.923 3.924 4.150 4.004

С3Н8О Isopropanol 3.786 3.782 3.793 3.796 3.988 3.763

С4Н4О Furan 4.598 4.578 4.586 4.544 4.709 4.728

С4Н6О 2-Butenal 4.231 4.244 4.238 4.238 4.484 4.263