بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی الیگو تیوفن با استفاده از روش های آغازین و نظریه تابعی چگالی

امروزه پلیمر ها با قابلیت های فراوان و کاربرد گسترده ای که دارند بسیاری از جنبه های زندگی ما را پوشش داده اند. یک دسته از این مواد، پلیمر های رسانا هستند. در دهه های اخیر تحقیقات وسیعی در کشف قابلیت های جدید این پلیمر ها، بهینه کردن خواص و کاربرد های نوین آن ها صورت گرفته است. در این پایان نامه به پلی تیوفن که یکی از پلیمر های رسانا ست توجه شده و اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی این پلیمر بررسی شده است. ما بررسی های خود را با استفاده از روش های آغازین و نظریه تابعی چگالی انجام داده ایم. ساختار کلیه مونومر ها و الیگومر-های مورد مطالعه توسط مجموعه پایه 6-31g** بهینه گردید. نتایج محاسبات روی مونومر ها نشان داده است که با اتصال آلکیل به تیوفن، طول پیوند ها تغییر می کند اما با افزایش طول استخلاف آلکیل تغییری در هندسه مولکول ایجاد نمی شود. همچنین در اثر استخلاف، تساوی بار در موقعیت های ? و ´? و همچنین ? و ´? حلقه مونومر از بین می رود و چگالی بار در موقعیت های نزدیک به استخلاف کاهش و در موقعیت های دورتر افزایش می یابد. بررسی شکاف انرژی در مونومر-ها نشان داده است که با اتصال گروه آلکیل به تیوفن، شکاف انرژی کوچک می شود و با افزایش طول استخلاف، این شکاف کوچک تر می شود اما برای آلکیل های بزرگ تر از پروپیل تغییر چندانی در شکاف انرژی به وجود نمی آید. لذا استخلاف های متیل، اتیل و پروپیل برای بررسی الیگومر ها انتخاب شده اند. ما با مطالعاتی که روی ساختار الیگومرهای 3- آلکیل تیوفن انجام داده ایم، پیکربندی ht – ht را برای محاسبات الیگومر ها انتخاب کردیم. محاسبات انجام گرفته روی الیگومر های خنثی و رادیکال کاتیون نشان داد که الیگومر های رادیکال کاتیون ویژگی های بسیار بهتری دارند. سیستم مزدوج در آن ها همگن است و پیچش ندارد که این لازمه رسانایی در یک پلیمر مزدوج است. همچنین مطالعات روی شکاف انرژی نشان داد که با افزایش طول زنجیر الیگومر، شکاف کوچکتر می شود. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که با وجود اختلافاتی که در روند شکاف انرژی در الیگومر های کوچک تر دیده می شود با بزرگ تر شدن طول زنجیر پلیمری و سیستم مزدوج، این تفاوت ها کمتر می شود و به نظر می رسد برای الیگومر های طویل تر، نوع استخلاف آلکیل اثر چندانی بر شکاف انرژی ندارد. همچنین مطالعات روی پتانسیل یونش الیگومر-های 3- آلکیل تیوفن نشان از کاهش پتانسیل یونش با افزایش طول زنجیر دارد.