شبیه سازی دینامیک مولکولی هیدروژن محصور شده درون فولرن c60

چکیده هیدروژن به عنوان یک منبع سوختی تمیز برای حمل و نقل محسوب می شود، ولی بخاطر سوختن آسان هیدروژن ذخیره سازی عاملی مخرب است. هم اکنون چهار فناوری برای ذخیره سازی هیدروژن تحت بررسی مورد استفاده واقع شده اند که شامل فشرده سازی گاز ، عمل معیان، هیبریدهای فلزی و جذب فیزیکی است. کشف فولرنها که دارای اندازه هایی در مقیاس نانومتری هستند، موجب ایجاد انگیزه ای در دانشمندان شد، چون این نوع از مواد کربنی همراه با ساختارهای نانو ظرفیت بالایی در ذخیره سازی هیدروژن داشتند. فولرن c60 اندوهدرال حاوی یک مولکول هیدروژن c60 را می توان به مقدار زیاد توسط " جراحی مولکولی" بدست آورد. محدود مطالعات تئوری در مورد فولرن اندوهدرال حاوی بیش از یک مولکول هیدروژن گزارش شده، بیشترین مقدار هیدروژن برای ایجاد یک ترکیب hn@c60 پایدار به صورت 23، 24، 25 مولکول گزارش شده و عده ای نیز با دیگر روشهای محاسباتی، به این نتیجه رسیدند که می توان تا 26 مولکول هیدروژن را درون فولرن c60 کپسوله نمود. با توجه به نتایج متناقض فوق، در این پژوهش مطالعات بروی هیدروژن محصور شده درون فولرن را در محدوده دمایی 77 تا 600 کلوین تحت فشار 10 بار مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه، از شبیه سازی دینامیک مولکولی بهره گرفته شد. برای یک مولکول هیدروژن کپسوله شده درون فولرن c60، میزان انرژی تشکیل محاسبه شده منفی است، این امر دلالت بر وجود ساختار اندوهدرال پایدار می باشد. با افزایش تعداد مولکولهای هیدروژن درون فولرن c60، میزان انرژی تشکیل نیز افزایش می یابد و ساختارهای نیمه پایدار ایجاد می کنند. نمودارهای توابع توزیع شعاعی (rdf) وجود جذب فیزیکی خالص را برای 1h2@c60نشان داد. بررسی تغییرات قفسه فولرنی در اثر افزایش کپسوله کردن مولکولهای هیدروژن نشان دهنده وجود شکسته شدن قفسه فولرنی در حضور 6 مولکول هیدروژن در محدوده دمایی 600 کلوین می باشد.