Новые автоинтеркалированные гипералмазы С$_{28}$,Ti@C$_{28}$ и Zn@C$_{28}$: кристаллическая структура, упругие и электронные свойства

Предложены новые плотные кристаллические формы малых фуллеренов с необычным (комбинированным ковалентным и ван-дер-ваальсовым) типом межатомных связей – так называемые автоинтеркалированные гипералмазы (АИГА), состоящие из компактированных в алмазные решетки фуллеренов С$_{28}$ и эндофуллеренов Ti{@}C$_{28}$ и Zn{@}C$_{28}$, пустоты которых заполнены теми же фуллеренами. Методом функционала электронной плотности – сильной связи (DFTB) выполнено моделирование структуры, расчеты упругих, электронных свойств и энергий образования АИГА С$_{28}$, Ti{@}C$_{28}$ и Zn{@}C$_{28}$. Обнаружен резкий рост (в 2.3–2.7 раз) модулей всестороннего сжатия АИГА в сравнении с исходными гипералмазами. Найдено, что АИГА С$_{28}$ является полупроводником с величиной запрещенной щели около 1.3 эВ, тогда как АИГА Ti{@}C$_{28}$ и Zn{@}C$_{28}$ имеют металлоподобный тип электронных спектров. Для альтернативных алмазоподобных С$_{28}$ фаз – гипералмаза, гиперлонсдейлита и АИГА – рассчитаны теоретические формы их рентгеновских дифракционных спектров.