Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Иттрий в фуллеренах

https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.01.004

Полный текст:

Аннотация

Исследование литературных данных показало, что иттрий инкапсулируется в молекулы фуллеренов в виде атомов металлов, кластеров нитридов, карбидов, сульфидов и других соединений.

Эндоэдральные металлофуллерены способны инкапсулировать до четырех атомов металла. В молекулах этих соединений атомы металла заряжены положительно благодаря переносу электрона с атома эндоэдрального металла в углеродный каркас фуллерена. Прежде всего, рассмотрены основные экспериментальные и теоретические достижения, описанные в ранних (до 2000 года) работах. Тщательно изучены достижения в области производства, разделения (выделения) и различных спектроскопических характеристик эндоэдральных металлофуллеренов в попытке выяснить их структурные, электронные и твердотельные свойства. Показано, что эндоэдральные металлофуллерены по электропроводности могут представлять собой металлы, полупроводники с малыми зазорами или изоляторы в зависимости от размера фуллерена, типа и числа инкапсулированных атомов металла. Интересными являются и другие электронные и магнитные свойства металлофуллеренов. Также, рассмотрены некоторые перспективные применения металлофуллеренов.

Кроме того, при анализе литературы по синтезу и свойствам металлоэндофуллеренов обращает на себя внимание очень большое число публикаций, связанных с экзоэдральной функциализацией МЭФ.

Прежде всего следует отметить, что главной проблемой, препятствующей развитию науки, технологии и применению фуллеренов, эндоэдральных металлофуллеренов и нанотрубок, была сложность получения образцов высокой чистоты. При введении в электродуговой процесс металлов ситуация усложняется из-за присутствия множества изомеров как фуллеренов, так и эндоэдральных металлофуллеренов. Экзоэдральная функциализация помогает решить проблему разделения продуктов синтеза, с одной стороны, и приводит к получению веществ с новыми полезными свойствами и потенциальными применениями в материаловедении и медицине.

Отмечено, что в настоящее время наиболее производительным и распространенным способом производства эндоэдральных фуллеренов является электродуговой процесс. На количественный и качественный выход МЭФ существенное влияние оказывают условия проведения процесса в реакторе.

Об авторах

Н. А. Гаврылюк
Институт проблем материаловедения НАН Украины; Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины
Украина

Наталия Афанасьевна Гаврылюк, канд. хим. наук, науч. сотрудник отдела № 67 «Водородного материаловедения и углеродных наноструктур»; мл. науч. сотрудник отдела № 5 «Композитные материалы»



Н. Е. Аханова
РГП «Казахский национальный университет имени аль-Фараби»
Казахстан

Назым Ерлановна Аханова, ученый секретарь Национальной нанотехнологической лаборатории открытого типа



Д. В. Щур
Институт проблем материаловедения НАН Украины
Украина

Дмитрий Викторович Щур, канд. хим. наук, зав. отделом № 67 «Водородного материаловедения и углеродных наноструктур»



А. П. Помыткин
Институт проблем материаловедения НАН Украины; Национальный Технический Университет Украины (КПИ)
Украина

Анатолий Петрович Помыткин, канд. хим. наук, науч. сотр. отдела № 67 «Водородного материаловедения и углеродных наноструктур»; доцент



А. Везироглу
Международная ассоциация по водородной энергетике (IAHE)
Соединённые Штаты Америки

Айфер Везироглу, исполнительный вице-президент и финансовый директор, член ряда научных организаций



Т. Н. Везироглу
Международная ассоциация по водородной энергетике
Соединённые Штаты Америки

T. Нейджат Везироглу, президент, лауреат нескольких международных наград, член 18 научных организаций



М. Т. Габдуллин
Казахский национальный университет имени аль-Фараби
Казахстан

Маратбек Тулебергенович Габдуллин, канд. физ.-мат. наук, директор Национальной нанотехнологической лаборатории открытого типа



Т. С. Рамазанов
НАН РК; КазНУ имени аль-Фараби
Казахстан

Т.С. Рамазанов, академик; доктор физическо-математических наук, профессор, проректор по научно-инновационной деятельности



Ал. Д. Золотаренко
Институт проблем материаловедения Национальной академии наук (ИМПС НАН Украины)
Украина

Александр Дмитриевич Золотаренко, к.х.н., старший научный сотрудник

Киев 03142



Ан. Д. Золотаренко
Институт проблем материаловедения Национальной академии наук (ИМПС НАН Украины)
Украина

Анатолий Дмитриевич Золотаренко, к.х.н., старший научный сотрудник

Киев 03142



Список литературы

1. Lu X., Echegoyen L., Balch A.L., Nagase S., Akasaka T. Endohedral Metallofullerenes. Basics and Applications. CRC PressTaylor & Francis Group. 2015. Р. 276.

2. Heath J.R., O'Brien S.C., Zhang Q., Liu Y., Curl R. F., Tittel F. K. and Smalley R.E. // J. Am. Chem. Soc. 1985. Vol. 107. P. 7779–7780.

3. Chai Y., Cuo T., Jin C., Haufler R.E., Chibante L.P.F., Fure J., Wang L., Alford J.M., Smalley R.E. Fullerenes wlth Metals Inside // J. Phys. Chem. 1991. Vol. 95. No 20. P. 7564–7568.

4. Popov A.A. Synthesis and Molecular Structures of Endohedral Fullerenes. Chapter. 2017. P. 1–34.

5. Popov A.A., Avdoshenko S.M., Pendás A.M. and Dunsch L. Bonding between strongly repulsive metal atoms: an oxymoron made real in a confined space of endohedral metallofullerenes // Chem. Commun. 2012. Vol. 48. P. 8031–8050.

6. Xianglei K., Bao X. Formation of endohedral metallofullerene (EMF) ions of (M = La, Y, n ≤ 6, 50 ≤ 2m ≤ 194) in the laser ablation process with graphene as precursor // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2017. Vol. 31, No 10. P. 865–872.

7. Soderholm L., Wurz P., Lykke K.R., Parker D.H., Lytle F.W. An EXAFS study of the metallofullerene YC82 — is the yttrium inside the cage. J. Phys. Chem. 1992. Vol. 96. P. 7153–7156.

8. Hoinkis M., Yannoni C.S., Bethune D.S., Salem J.R., Johnson R.D., Crowder M.S., deVries M.S. Multiple species of La@C82 and Y@C82 — mass spectroscopic and solution EPR studies // Chem. Phys. Lett. 1992. Vol. 198. P. 461–465.

9. Shinohara H., Inakuma M., Kishida M., Yamazaki S., Hashizume T., Sakurai T. An oriented cluster formation of endohedral Y@C82 metallofullerenes on clean surfaces // J. Phys. Chem. 1995. Vol. 99, No 38. P. 13769–13771.

10. Akasaka T., Nagase S., Kobayashi K. Recent development on fullerene chemistry Part 2 – chemical derivatization of metallofullerenes // Journal of Synthetic Organic Chemistry Japan. 1996. Vol. 54, No 7. P. 580–585.

11. Nagase S., Kobayashi K., Akasaka T. Recent advances in the structural determination of endohedral metallofullerenes // Journal of Computational Chemistry. 1998. Vol. 19, No 2. P. 232–239.

12. Kimura T., Suga T., Shinohara H. Production and mass spectroscopic characterization of metallocarbon clusters incorporating Sc, Y, and Ca atoms // International Journal of Mass Spectrometry. 1999. Vol. 188. P. 3225–232.

13. Lian Y., Shi Z., Zhou X., He X., Gu Z. Highyield preparation of endohedral metallofullerenes by animproved DC arc-discharge method // Carbon. 2000. Vol. 38. P. 2117–2121.

14. Shinohara H. Endohedral metallofullerenes // ReportsonProgressinPhysics. 2000. Vol. 63, No 6. P. 843–892.

15. Кареев И.Е. Синтез, реакционная способность и физико-химические свойства эндометаллофуллеренов М@С2п (М = У, Lа, Се). Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Москва, 2006.

16. Кареев И.Е., Бубнов В.П., Ягубский Э.Б. Синтез эндоэдральных дии монометаллофуллеренов Y2@C84, Ce2@C78, M@C82 (M = Y, Ce). Изв. АН, Сер. хим., 2007, Т. 11, С. 2067–2071.

17. Кареев И.Е., Бубнов В.П., Федутин Д.Н. Электродуговой высокопроизводительный реактор для синтеза сажи с высоким содержанием эндоэдральных металлофуллеренов. ЖТФ, 2009, Т. 79, № 11, С. 134–137.

18. Slanina Z., Uhlík F., Lee S.-L., Adamowicz L., Akasaka T., Nagase S. Computed stabilities in metallofullerene series: Al@C82, Sc@C82, Y@C82, and La@C82 // International Journal of Quantum Chemistry. 2011. Vol. 111. P. 2712–2718.

19. Slanina Z., Uhlík F., Lee S.-L., Nagase S. Metallofullerene Series: Free-Metal Ionization-Potential Control of the Production Yields // The Open Chemical Physics Journal. 2011. Vol. 3, No 1. P. 1–5.

20. Kareev I.E., Laukhina E., Bubnov V.P., Martynenko V.M., Lloveras V., Vidal-Gancedo J., MasTorrent M., Veciana J., Rovira C. Harnessing electron transfer from the perchlorotriphenylmethide anion to Y@C82(C(2v)) to engineer an endometallofullerene-based salt. // Chemphyschem. 2013. Vol. 14, No 8. P. 1670– 1675.

21. Bao L., Pan C.,Slanina Z., Uhlík F., Akasaka T., Lu X. Isolation and crystallographic characterization of the labile isomer of Y@C82 cocrystallized with Ni(OEP): Unprecedented dimerization of pristine metallofullerenes // Angewandte Chemie. 2016. Vol. 128, No 32. P. 9380–9384.

22. Jiang Y., Wang D., Xu D., Zhang J. and Wang Z. Dimerization of metallofullerenes to obtain materials with enhanced nonlinear optical properties // Chem. Phys. Chem. 2018. Vol. 9, No 22. P. 2995–3000.

23. Miralrio A., Sansores L.E. Structures, stabilities, and electronic properties of fullerene C 36 with endohedral atomic Sc, Y, and La: A dispersion-corrected DFT study // International Journal of Quantum Chemistry. 2017. Vol. 117, No 6. P. 25335

24. Xu D., Wang Z., Shinohara H. Capturing the Unconventional Metallofullerene M@C66 by Trifluoromethylation: A Theoretical Study // Chem. Phys. Chem. 2017. Vol. 18, No 21. P. 3007–3011.

25. Kobayashi K. & Nagase S. Structures and electronic states of endohedral dimetallofullerenes: M2@C80 (M = Sc, Y, La, Ce, Pr, Eu, Gd, Yb, and Lu) // Chem. Phys. Lett. 1996. Vol. 262. P. 227–232.

26. Zuo T., Xu L., Beavers C.M., Olmstead M.M., Fu W., Crawford T.D., Balch A.L. and Dorn H.C. M2@C79N (M = Y, Tb): Isolation and Characterization of Stable Endohedral Metallofullerenes Exhibiting M-M Bonding Interactions Inside Aza[80]Fullerene Cage // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130, No 39. P. 12992– 12997.

27. Ma Y., Wang T., Wu J., Feng Y., Li H., Li J., Shu C. and Wang C. Electron Spin Manipulation via Encaged Cluster: Differing Anion Radicals of Y2@C82Cs, Y2C2@C82-Cs, and Sc2C2@C82-Cs // J. Phys. Chem. Lett. 2013. Vol. 4, No 3. P. 464–467.

28. Wang Z., Kitaura R. and Shinohara H. Metaldependent stability of pristine and functionalized unconventional dimetallofullerene M2@Ih-C80. // J. Phys. Chem. C. 2014. Vol. 118, No 25. P. 13953–13958.

29. Velloth A., Imamura Y., Kodama T. and Hada M. Theoretical Insights into the Electronic Structures and Stability of Dimetallofullerenes M2@Ih-C80 // J. Phys. Chem. C. 2017. Vol. 121, No 33. P. 18169–18177. DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b03533

30. Pan C., Bao L., Yu X., Fang H., Xie Y., Akasaka T. and Lu X. Facile access to Y2C2n (2n = 92–130) and crystallographic characterization of Y2C2@C1(1660)-C108: A giant nanocapsule with a linear carbide cluster // ACS Nano. 2018. Vol. 12, No 2. P. 2065–2069.

31. Xu W., Feng L., Calvaresi M., Liu J., Liu Y., Niu B., Shi Z.J., Lian Y.F., Zerbetto F. An experimentally observed Trimetallofullerene Sm3@Ih-C80: Encapsulation of three metal atoms in a cage without a nonmetallic mediator // J. Am. Chem. Soc. 2013. Vol. 135. P. 4187– 4190.

32. Popov A., Zhang L., Dunsch L. A Pseudoatom in a cage: Trimetallofullerene Y3@C80 mimics Y3N@C80 with Nitrogen substituted by a Pseudoatom // Acs Nano. 2010. Vol. 4. P. 795–802.

33. Garcia-Borràs M., Osuna S., Luis J.M., Swart M., Solà M. A Complete guide on the influence of metal clusters in the diels–alder regioselectivity of Ih-C80 endohedral metallofullerenes // Chemistry. A European Journal. 2013. Vol. 19, No 44. P. 14931– 14940.

34. Garcia-Borràs M., Osuna S., Luis J.M., Swart M., Solà M. Chapter: Understanding the Exohedral Functionalization of Endohedral Metallofullerenes. In: Exotic Properties of Carbon Nanomatter, Part of the Carbon Materials: Chemistry and Physics book series (CMCP, Volume 8), 2015, P. 67–99.

35. Akasaka T., Lu X. Structural and electronic properties of endohedral metallofullerenes // Chem. Rec. 2012. Vol. 12. P. 256–269.

36. Yang S.F., Troyanov S., Popov A., Krause M., Dunsch L.. Deviation from the Planaritya Large Dy3N Cluster Encapsulated in an Ih-C80 Cage: An X-ray Crystallographic and Vibrational Spectroscopic Study // J. Am.Chem. Soc. 2006. Vol. 128. P. 16733–16739.

37. Popov A. and Dunsch L. Structure, stability, and cluster-cage interactions in nitride clusterfullerenes M3N@C2n (M = Sc, Y; 2n = 68 − 98): a density functional theory study // Journal of the American Chemical Society. 2007. Vol. 129, No 38. P. 11835–11849.

38. Stevenson S., Rice G., Glass, T., Harich K., Cromer F., Jordan M.R., Craft J. et al. Small-bandgap endohedral metallofullerenes in high yield and purity // Nature. 1999. Vol. 401. P. 55–57.

39. Chaur M.N., Valencia R., Rodriguez-Fortea A., Poblet J.M., Echegoyen L. Trimetallic nitride endohedral fullerenes: Experimental and theoretical evidence for the M3N6+@C-2n(6-) model // Angew. Chem. Int. Ed. 2009. Vol. 48. P. 1425–1428.

40. Dorn H.C., Iezzi E.B., Stevenson S., Balch A.L., Dunchamp J.C. Trimetallic Nitride Template (TNT) Endohedral Metallofullerenes. In: T. Akasaka and S. Nagase (eds.). Endofullerenes, Chapter 5. 2002. P. 121–131.

41. Zhang J., Stevenson S., Dorn H.C. Trimetallic Nitride Template Endohedral Metallofullerenes: Discovery, Structural Characterization, Reactivity, and Applications // Accounts of Chemical Research. 2013. P. 1548– 1557.

42. Cerón M.R., MaffeisV., Stevenson S., Echegoyen L. Endohedral fullerenes: Synthesis, isolation, monoand bis-functionalization // Inorganica Chimica Acta. 2017. Vol. 468. P. 16–27.

43. Dunsch L., Krause M., Noack J. et al. Endohedral nitride cluster fullerenes – Formation and spectroscopic analysis of L3-xMxN@C2n (0 <= x <= 3; n=39,40) // J. Phys. Chem. Solids. 2004. Vol. 65, No 2– 3. P. 309–315.

44. Gan L.-H., Yuan R. Influence of cluster size on the structures and stability of trimetallic nitride fullerenes M3N@C80 // Chem. Phys. Chem. 2006. Vol. 7, No 6. P. 1306–1310.

45. Valencia R., Rodríguez-Fortea A., Clotet A., de Graaf C., Chaur M.N., Echegoyen L., Poblet J.M. Electronic structure and redox properties of metal nitride endohedral fullerenes M3N@C2n (M=Sc, Y, La, and Gd; 2n=80, 84, 88, 92, 96) // Chemistry – A European Journal. 2009. Vol. 15, No 41. P. 10997–11009.

46. Fu W., Xu L., Azurmendi H., Ge J., Fuhrer T., Zuo T., Reid J., Shu C., Harich K. and Dorn H.C. 89Y and 13C NMR Cluster and Carbon Cage Studies of an Yttrium Metallofullerene Family, Y3N@C2n (n = 40−43) // J. Am. Chem. Soc. 2009. Vol. 131, No 33, P. 11762–11769.

47. Yang S., Zhang L., Zhang W., Dunsch L. A facile route to metal nitride clusterfullerenes by using guanidinium salts: a selective organic solid as the nitrogen source // Chemistry: a European Journal. 2010. Vol. 16, No 41. P. 12398 –12405.

48. Ma Y., Wang T., Wu J., Feng Y., Xu W., Jiang L., Zheng J., Shu C., Wang C. Size effect of endohedral cluster on fullerene cage: Preparation and structural studies of Y3N@C78–C2 // Nanoscale, 2011. Vol. 3. P. 4955– 4957.

49. Popov A.A., Avdoshenko S., Cuniberti G., Dunsch L. Dimerization of radical-anions: Nitride clus terfullerenes versus empty fullerenes // Journal of Physical Chemistry Letters. 2011. Vol. 2. P.1592–1600.

50. Zhang J., Bearden D.W., Fuhrer T., Xu L., Fu W., Zuo T. and Dorn H.C. Enhanced Dipole Moments in Trimetallic Nitride Template Endohedral Metallofullerenes with the Pentalene Motif // Journal of the American Chemical Society. 2013, Vol. 135, No 9. P. 3351–3354.

51. Liu X., Dorn H.C. DFT prediction of chromatographic retention behavior for a trimetallic nitride metallofullerene series // Inorganica Chimica Acta. 2017. Vol. 468. P. 316–320.

52. Yang S.F., Popov A.A., Dunsch L. Carbon pyramidalization in fullerene cages induced by the endohedral cluster: Non-scandium mixed metal nitride clusterfullerenes // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. Vol. 47. P. 8196–8200.

53. Stevenson S., Fowler P.W., Heine T., Duchamp J.C., Rice G., Glass T., Harich K., Hajdu E., Bible R., Dorn H.C. A stable non-classical metallofullerene family // Nature. 2000. Vol. 408. P. 427 – 428.

54. Chen N., Fan L.Z., Tan K., Wu Y.Q, Shu C.Y., Lu X., Wang C.R. Comparative spectroscopic and reactivity studies of Sc3xYxN@C80 (x = 0–3) // J. Phys. Chem. C. 2007. Vol. 111. P. 11823–11828.

55. Celaya C.A., Reina M., Muñiz J. and Sansores L.E. Are small quasi-fullerenes capable of encapsulating trimetallic nitrides A3-xBxN (A, B =Sc, Y, La, x=0-3)? A DFT Study // ChemistrySelect. 2018. Vol. 3, No 24. P. 6791–6801.

56. Chen N., Zhang E.-Y., Wang C.-R. C80 encaging four different atoms: The synthesis, isolation, and characterizations of ScYErN@C80 // J. Phys. Chem. B. 2006. Vol. 110, No 27. P. 13322–13325.

57. Tarábek J., Yang S., Dunsch L. Redox properties of mixed Lutetium/Yttrium Nitride clusterfullerenes: Endohedral Lu x Y3− x N@C80 (I) ( x =0–3) compounds // Chem. Phys. Chem. 2009. Vol. 10, No 7. P. 1037–1043.

58. Zhang Y., Popov A.A., Dunsch L. Endohedral metal or a fullerene cage based oxidation? Redox duality of nitride clusterfullerenes Ce x M 3−x N@C 78–88 (x = 1, 2; M = Sc and Y) dictated by the encaged metals and the carbon cage size // Nanoscale. 2014. Vol. 6. P. 1038– 1048.

59. Zhang Y., Schiemenz S., Popov A.A., Dunsch L. Strain-driven endohedral redox couple CeIV/CeIII in nitride clusterfullerenes CeM2N@C80 (M = Sc, Y, Lu) // Journal of Physical Chemistry Letters. 2013. Vol. 4, No 15. P. 2404–2409.

60. Popov A.A., Schiemenz S., Avdoshenko S., Yang S. The State of Asymmetric Nitride Clusters in Endohedral Fullerenes as Studied by (14)N NMR Spectroscopy: Experiment and Theory // The Journal of Physical Chemistry C. 2011. Vol. 115. P. 15257–15265.

61. Suzuki A., Oku T. Electronic structure and magnetic properties of endohedral metallofullerenes based on mixed metal cluster within fullerene cage with trifluoromethyl groups // Journal of Physics: Conference Series. 2013. Vol. 433. P. 012004.

62. Suzuki A., Oku T. Influence of chemical substitution in ScxY3−xN@C80(CF3)n endohedral fullerenes on magnetic properties // Physica B: Condensed Matter. 2013. Vol. 428. P. 18–26.

63. Chen C., Liu F., Li S., Wang N., Popov A.A., Jiao M., Wei T., Li Q., Dunsch L. and Yang S. Titanium/Yttrium mixed metal nitride clusterfullerene TiY2N@C80: Synthesis, isolation, and effect of the group-iii metal // Inorg. Chem. 2012. Vol. 51, No 5. P. 3039–3045.

64. Lu X., Akasaka T. and Nagase S. Carbide cluster metallofullerenes: Structure, properties, and possible origin // Acc. Chem. Res. 2013. Vol. 46, No 7. P. 1627–1635.

65. Shinohara H., Tagmatarchis N. Chapter 5: Carbide and nitride metallofullerenes. In book: Endohedral metallofullerenes: Fullerenes with metal inside. 2015. (https://doi.org/10.1002/9781118698006.ch5).

66. Zhang J., Bowles F.L., Bearden D.W., Ray W.K., Fuhrer T., Ye Y., Dixon C., Harich K., Helm R.F., Olmstead M.M., Balch A.L., Dorn H.C. A missing link in the transformation from asymmetric to symmetric metallofullerene cages implies a top-down fullerene formation mechanism // Nature Chemistry. 2013. Vol. 5. P. 880–885.

67. Inoue T., Tomiyama T., Sugai T., Shinohara H. Spectroscopic and structural study of Y2C2 carbide encapsulating endohedral metallofullerene: (Y2C2)@C82 // Chem. Phys. Lett. 2003. Vol. 382, No 3–4. P. 226–231.

68. Inoue T., Tomiyama T., Sugai T., Okazaki T., Suematsu T., Fujii N., Utsumi H., Nojima K., Shinohara H. Trapping a C2 radical in endohedral metallofullerenes: synthesis and structures of (Y2C2)@C82 (Isomers I, II, and III). J Phys Chem B. 2004. Vol. 108, No 23. P. 7573–7579.

69. Nishibori E., Ishihara M., Takata M., Sakata M., Ito Y., Inoue T., Shinohara H. Bent (metal)2C2 clusters encapsulated in (Sc2C2)@C82(III) and (Y2C2)@C82(III) metallofullerenes // Chem. Phys. Lett. 2006. Vol. 433, No 1–3. P. 120–124.

70. Valencia R., Rodríguez-Fortea A. and Poblet J.M. Understanding the stabilization of metal carbide endohedral fullerenes M2C2@C82 and related systems // J. Phys. Chem. A. 2008. Vol. 112, No 20. P. 4550– 4555.

71. Zhang J., Fuhrer T., Fu W., Ge J., Bearden D.W., Dallas J., Duchamp J., Walker K., Champion H., Azurmendi H., Harich K. and Dorn H.C. Nanoscale fullerene compression of an yttrium carbide cluster // J. Am. Chem. Soc. 2012. Vol. 134. P. 8487–8493.

72. Yang T., Zhao X., Li S.-T. and Nagase S. Is the isolated pentagon rule always satisfied for metallic carbide endohedral fullerenes? // Inorg. Chem. 2012. Vol. 51. No 21. P. 11223–11225.

73. Maki S., Nishibori E., Terauchi I., Ishihara M., Aoyagi S., Sakata M., Takata M., Umemoto H., Inoue T. and Shinohara H. A structural diagnostics diagram for metallofullerenes encapsulating metal carbides and nitrides // Journal of the American Chemical Society. 2013. Vol. 135, No 2. P. 918–923.

74. Junghans K., Schlesier C., Kostanyan A., Samoylova N.A., Deng Q., Rosenkranz M., Schiemenz S., Westerström R., Greber T., Büchner B. and Popov A.A. Methane as a selectivity booster in the Arc-discharge synthesis of endohedral fullerenes: Selective synthesis of the single-molecule Magnet Dy2TiC@C80 and its congener Dy2TiC2@C80// Angewandte Chemie International Edition. 2015. Vol. 54, No 45. P. 13411–13415.

75. Slanina Z., Uhlík F., Pan C., Akasaka T., Lu X. and Adamowicz L. Computed stabilization for a giant fullerene endohedral: Y2C2@C1(1660)–C108 // Chemical Physics Letters. 2018. Vol. 710. P. 147–149.

76. Brandenburg A., Krylov D.S., Beger A., Wolter A.U.B., Büchner B. and Popov A.A. Carbide cl usterfullerene DyYTiC@C80featuring three different metals in the endohedral cluster and its single-ion magnetism // Chem. Commun. 2018. Vol. 54. P. 10683–10686.

77. Garcia-Borràs M., Osuna S., Luis J.M., Swart M., Solà M. The exohedral diels–alder reactivity of the Titanium Carbide endohedral metallofullerene Ti2C2@D3h-C78: Comparison with D3h-C78 and M3N@D3h-C78 (M=Sc and Y) reactivity chemistry // A European Journal. 2012. Vol. 18, No 23. P. 7141–7154.

78. Ge Z., Duchamp J.C., Cai T., Gibson H.W. and Dorn H.C. Purification of endohedral trimetallic nitride fullerenes in a single, facile step // Journal of the American Chemical Society. 2005. Vol. 127, No 46. P. 16292– 16298.

79. Cardona C.M., Kitaygorodskiy A. and Echegoyen L. Trimetallic nitride endohedral metallofullerenes:- Reactivity Dictated by the encapsulated metal cluster // Journal of the American Chemical Society. 2005. Vol. 127, No 29. P. 10448–10453.

80. Cardona C.M., Elliott B. and Echegoyen L. Unexpected chemical and electrochemical properties of M3N@C80 (M = Sc, Y, Er) // J. Am. Chem. Soc. 2006. Vol. 128, No 19. P. 6480–6485.

81. Echegoyen L., Chancellor C.J., Cardona C.M., Elliott B., Rivera J., Olmstead M.M., Balch A.L. X-Ray crystallographic and EPR spectroscopic characterization of a pyrrolidine adduct of Y3N@C80 // Chemical Communications. 2006. No 25. P. 2653–2655.

82. Lukoyanova O., Cardona C.M., Rivera J., LugoMorales L.Z., Chancellor C.J., Olmstead M.M., Rodríguez-Fortea A., Poblet J.M., Balch A.L. and Echegoyen L. “Open rather than closed” Malonate methanofullerene derivatives. The formation of methanofulleroid adducts of Y3N@C80 // J. Am. Chem. Soc. 2007. Vol. 129, No 34. P. 10423–10430.

83. Osuna S., Swart M. and Solà M. The diels−alder reaction on endohedral Y3N@C78: The importance of the fullerene strain energy // Journal of the American Chemical Society. 2009. Vol. 131, No 1. P. 129–139.

84. Shu C., Xu W., Slebodnick C., Champion H., Fu W., Reid J.E., Azurmendi H., Wang C., Harich K., Dorn H.C. and Gibson H.W. Syntheses and structures of Phenyl-C81-Butyric acid methyl esters (PCBMs) from M3N@C80 // Organic Letters. 2009. Vol. 11. No 8. P. 1753–1756.

85. Pinzón J.R., Cardona C.M., Herranz M.A., Plonska-Brzezinska M., Palkar A., Athans A.J., Martín N., Rodríguez-Fortea A., Poblet J.M., Bottari G., Torres T., Gayathri S.S., Guldi D.M., Echegoyen L. Metal nitride cluster fullerene M3N@C80 (M=Y, Sc) based dyads: Synthesis, and electrochemical, theoretical and photophysical studies // Chemistry – A European Journal. 2009. Vol. 15. No 4. P. 864–877.

86. Ал.Д. Золотаренко, Ан.Д. Золотаренко Aroua S. and Yamakoshi Y. Prato reaction of M3N@Ih-C80 (M = Sc, Lu, Y, Gd) with reversible isomerization. J. Am. Chem. Soc. 2012. Vol. 134, No 50. P. 20242–20245.

87. Sin K.-R., Ko S.-G., Ri K.-Y. and Im S.-J. Study on the electronic structure and stability of some endohedral fullerenes – RE3N@C80 (RE = Sc, Y, La) by PM7 // Chemical Physics. 2014. P. 1-8.

88. Yang T., Nagase S., Akasaka T., Poblet J.M., Houk K.N., Ehara M. and Zhao X. (2 + 2) Cycloaddition of benzyne to endohedral metallofullerenes M3N@C80 (M = Sc, Y): A Rotating-intermediate mechanism // Journal of the American Chemical Society. 2015. Vol. 137, No 21. P.6820–6828.

89. Li S., Tang C., Zhang X. How will the benzyne group –C6H4 affect the structure, electronic and optical properties of M3N@C80 (M = Sc, Y)? // Computational and Theoretical Chemistry. 2016. Vol. 1084. P. 17–24.

90. Stevenson S., Mackey M.A., Stuart M.A. et al. A distorted tetrahedral metal oxide cluster inside an icosahedral carbon cage. Synthesis, isolation, and structural characterization of Sc4(μ3-O)2@Ih-C80 // J. Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130, No 36. P. 11844–11845.

91. Zhang M., Hao Y., Li X. et al. Facile synthesis of an extensive family of Sc2O@C2n (n=35–47) and Chemical Insight into the Smallest Member of Sc2O@C2(7892)-C70 // J. Phys. Chem. C. 2014. Vol. 118, No 49. P. 28883–28889.

92. Stevenson S. Metal oxide clusterfullerenes. (Yang S., Wang C.-R. (eds.)) In: Endohedral Fullerenes. From Fundamentals to Applications. World Scientific, Singapore. 2014. P. 179–210.

93. Shinohara H., Tagmatarchis N., Kroto S.H. (Foreword by). Endohedral metallofullerenes: Fullerenes with metal inside. Chapter 6. 2015. P. 288.

94. Abella L., Wang Y., Rodríguez-Fortea A., Chen N., Poblet J.M. Review article. Current status of oxide clusterfullerenes // Inorganica Chimica Acta. 2017. Vol. 468. P. 191–104.

95. Dunsch L., Yang S., Zhang L., Svitova A., Oswald S., Popov A.A. Metal sulfide in a C82 fullerene cage: a new form of endohedral clusterfullerenes // J Am Chem Soc. 2010. Vol. 132, No 15. P. 5413–5421.

96. Chen N., Chaur M.N., Moore C., Pinzon J.R., Valencia R., Rodriguez-Fortea A., Poblet J.M., Echegoyen L. Synthesis of a new endohedral fullerene family, Sc2S@C2n (n = 40–50) by the introduction of SO2 // Chem. Commun. 2010. Vol. 46. P. 4818–4820.

97. Slanina Z., Uhlík F., Lee S.L., Mizorogi N., Akasaka T., Adamowicz L. Calculated relative yields for Sc2S@C82 and Y2S@C82 // Theoretical Chemistry Accounts. 2011. Vol. 130. P. 549–554.

98. Deng Q. and Popov A.A. Clusters encapsulated in endohedral metallofullerenes: How strained are they? // J. Am. Chem. Soc. 2014. Vol. 136. No 11. P. 4257–4264.

99. Yang S., Chen C., Liu F., Xie Y., Li F., Jiao M., Suzuki M., Wei T., Wang S., Chen Z., Lu X., Akasaka T. An improbable monometallic cluster entrapped in a popular fullerene cage: YCN@C(s)(6)-C82. Sci Rep. 2013. Vol. 3. P. 1487.

100. Zheng H., Zhao X., He L., Wang W.-W. and Nagase S. .Quantum chemical determination of novel C82 monometallofullerenes involving a heterogeneous group // Inorg. Chem. 2014. Vol. 53, No 24. P. 12911–12917.

101. Meng Q.Y., Wang D.L., Xin G., Li T.C., Hou D.Y. Linear monometallic cyanide cluster fullerenes ScCN@C76 and YCN@C76: a theoretical prediction // Computational and Theoretical Chemistry. 2014. Vol. 1050. P. 83–88.

102. Echegoyen L., Melin F., Chaur M.N. Chapter: Electrochemical properties of endohedral metallofullerenes. In book: Endohedral fullerenes from fundamentals to applications. Publisher: World Scientific, (Editors: Shangfeng Yang, Chun-Ru Wang), 2014. P. 253–279.

103. Gao X., Zhao L.-J., Wang D.-L. Theoretical study on monometallic cyanide cluster fullerenes MCN@C74 (M=Y, Tb) // Journal of Molecular Modeling. 2015. Vol. 21. P. 295.

104. Zhao L.J., Wang D.L. Monometallic cyanide cluster fullerene YCN@C78: a theoretical prediction // Int. J. Quantum Chem. 2015. Vol. 115, No 12, P. 779– 784.

105. Liu F., Wang S., Gao C.-L., Deng Q., Zhu X., Kostanyan A., Westerström R., Jin F., Xie S.-Y. (Dr.), Popov A.A., Greber T., Yang S. Mononuclear clusterfullerene single-molecule magnet containing strained fused-pentagons stabilized by a nearly linear metal cyanide cluster // Angewandte Chemie. 2017. Vol. 129, No 7. P. 1856–1860.


Для цитирования:


Гаврылюк Н.А., Аханова Н.Е., Щур Д.В., Помыткин А.П., Везироглу А., Везироглу Т.Н., Габдуллин М.Т., Рамазанов Т.С., Золотаренко А.Д., Золотаренко А.Д. Иттрий в фуллеренах. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2021;(01-03):47-76. https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.01.004

For citation:


Gavrylyuk N.A., Akhanova N.Y., Schur D.V., Pomytkin A.P., Veziroglu A., Veziroglu T.N., Gabdullin M.T., Ramazanov T.S., Zolotarenko A.D., Zolotarenko A.D. Yttrium in fullerenes. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2021;(01-03):47-76. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2021.01.004

Просмотров: 35


ISSN 1608-8298 (Print)