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Theoretical study of the adsorption of Cs, Cs$$^+$$, I, I$$^-$$, and CsI on C$$_{60}$$ fullerene

C$$_{60}$$フラーレン上へのCs, Cs$$^+$$, I, I$$^-$$そしてCsIの吸着についての理論計算

小林 孝徳; 横山 啓一

Kobayashi, Takanori; Yokoyama, Keiichi

セシウム原子(Cs), ヨウ化セシウム分子(CsI), ヨウ素原子(I), セシウムカチオン(Cs$$^+$$)、そしてヨウ素アニオン(I$$^-$$)のC$$_{60}$$フラーレン表面への吸着についての理論計算を行った。計算はCAM-B3LYP混合密度汎関数法で行った。吸着エネルギーはCs, CsI, I, Cs$$^+$$, I$$^-$$でそれぞれ34, 3, 2, 11, 12kcal mol$$^{-1}$$と計算された。Cs原子の吸着平衡定数は、1000Kにおいて7$$times$$10$$^3$$ atm$$^{-1}$$と計算された。これはCsIのそれと比較して10$$^7$$倍もの数字である。これは、C$$_{60}$$はCsIを吸着せずに、Csを選択的に吸着することができる可能性があることが示唆された結果である。

Theoretical investigation for the adsorption of the cesium atom (Cs), the cesium iodide molecule (CsI), the iodine atom (I), the cesium cation (Cs$$^+$$), and the iodide anion (I$$^-$$) onto the surface of a single fullerene molecule (C$$_{60}$$) are reported. A hybrid exchange-correlation functional using the Coulomb-attenuating method (CAM-B3LYP) is employed. The adsorption energies, i.e., the opposite of enthalpy change through adsorption, are calculated to be 34, 3, 2, 11, and 12 kcal mol$$^{-1}$$ for Cs, CsI, I, Cs$$^+$$, and I$$^-$$, respectively. The equilibrium constant for Cs is calculated to be 7$$times$$10$$^3$$ atm$$^{-1}$$ at the temperature of 1000 K and is seven orders of magnitude higher than that for CsI, indicating that the C$$_{60}$$ molecule adsorb the Cs atom highly selectively against the CsI molecule.

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分野:Nuclear Science & Technology

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