Структура и динамика цепочек водородных связей молекул фтористого водорода внутри углеродных нанотрубок

Методом молекулярной динамики показано, что молекулы фтористого водорода внутри одностенных углеродных нанотрубок с диаметром $D<$ 0.85 nm образуют плоские зигзагообразные цепочки водородных связей F–H $\cdots$ F–H $\cdots$ F–H$\cdots$. Цепочки, наиболее близкие по структуре к цепочке водородных связей гидроксильных групп OH, образуют молекулы фтороводорода внутри нанотрубок с индексом хиральности (6, 6) и (10, 0). В таких открытых нанотрубках с суженными краями цепочки водородных связей (FH)$_{N}$ могут полностью заполнять их внутреннюю полость, образуя структуру, устойчивую к тепловым колебаниям в широком диапазоне температур. В цепочках могут существовать стационарные локализованные на 3–4 звеньях цепи ориентационные дефекты, разделяющие части цепи, имеющие противоположное направление молекул FH. Молекулярные комплексы (FH)$_{N}\in$ CNT (6, 6) и (FH)$_{N}\in$ CNT (10, 0) могут выполнять роль протонопроводящих нанопроводов, в которых внешняя нанотрубка выполняет роль обмотки (изоляции), защищающей и стабилизирующей внутреннюю протонопроводящую цепочку (FH)$_{N}$.