بررسی واکنش پذیری نقص های استون-والز در نانولوله های bc3

در این پایان نامه، اثر نقص استون- والز بر ویژگی های ساختاری و الکترونی نانولوله های bc3-(4،0) مورد مطالعه قرار گرفت. چهار نوع نقص استون- والز در این نانولوله ها امکان پذیر است که به صورت sw-cc-a، sw-cc-c، sw-cc-c، sw-bc-a و sw-bc-c نمایش داده شده است. انرژی تشکیل نقص در نانولوله های bc3 در مقایسه با نانولوله های کربنی کمتر است. این امر نشان می دهد که در این نانولوله ها احتمال بیشتری برای تشکیل نقص وجود دارد. محاسبات ساختار نواری الکترونی نشان داد که نانولوله bc3 بدون نقص یک نیمه هادی با گاف نواری مستقیم حدود ev5/0 بین بالاترین نوار والانس با ماهیت ? وپایین ترین نوار هدایت با ماهیت ? است. هم چنین این محاسبات نشان داد که نقص استون- والز در این نانولوله ها تغییرات کمی در دانسیته حالات به وجود می آورد و در نانولوله های sw-cc-c و sw-bc-c (نانولوله هایی که از چرخش 90 پیوند جانبی به وجود آمده اند) تنها گاف نواری اندکی کاهش یافته است. با این وجود، نقص استون- والز در نانولوله sw-cc-a یک حالت ناخالصی در گاف نواری ایجاد می کند و گاف نواری در نانولوله sw-bc-a تقریبا بدون تغییر مانده است. به منظور بررسی جذب و واکنش پذیری دیواره جانبی نانولوله bc3-(4،0) بدون نقص و نقص دار شده با گونه های شیمیایی مختلف( o و o2) محاسبات تابعی دانسیته انجام شد. همان طور که از قبل هم انتظار می رفت، نتایج محاسبه شده نشان داد که نقص های استون- والز در اکثر موقعیت ها فعال تر از موقعیت های بدون نقص هستند. اتم اکسیژن به صورت شیمیایی جذب دیواره نانولوله bc3-(4،0) می شود و تشکیل اپوکسید می دهد. مولکول o2 در حالت پایه به صورت پل روی پیوند b-c ( در نانولوله بدون نقص و نقص-دار شده ) جذب می شود وتشکیل یک حلقه مربع مانند bco2 اعوجاج یافته را می دهد. هم چنین نشان داده شده است که میانگین انرزی یونش موضعی، شناساگر خوبی برای واکنش پذیری نسبی اتم های بور وکربن مختلف در نانولوله های دارای نقص bc3-(4،0) است. به منظور بررسی ویژگی های ساختاری و الکترونی نانولوله های bc3-(4،0) بدون نقص و نقص دار شده ، جذب مولکول nh3 و گروه های عاملی آمینی nh2ch3، nh2ch2och، nh2ch2cooh و nh2cooh روی این نانولوله ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج محاسبه شده نشان دادند که مولکول nh3 می تواند به صورت شیمیایی در بالای اتم بور دیواره نانولوله بدون نقص و نقص دار جذب شود که این جذب همراه با انتقال بار از جذب شونده به این نانولوله ها است. این نتایج در تضاد با مطالعات تجربی و نظری قبلی روی نانولوله های کربنی است که نشان می دهند جذب مولکول nh3 روی نانولوله های کربنی دارای ماهیت فیزیکی است و انتقال بار بسیار کمی حدود (e03/0) از جذب شونده به نانولوله رخ می-دهد]48،49[. نتایج به دست آمده برای جذب گروه های عامل آمینی نشان می دهند که انرژی های جذب، فاصله بین گروه های عاملی و دیواره نانولوله های bc3و انتقال بار از گروه های عاملی به این نانولوله ها همگی وابسته به ماهیت شیمیایی زیر گروهی است که در گروه عاملی وجود دارد. روند انتقال بار و تغییرانرژی جذب در ارتباط با روند توانایی الکترون دهندگی یا الکترون کشندگی این زیر گروه هاست. زیر گروه های با قدرت الکترون کشندگی زیاد عموما منجر به انتقال بار کم تر و انرژی جذب کوچک تر می شود. ساختارهای نواری الکترونی محاسبه شده و دانسیته حالات نشان می دهند که اصلاح شیمیایی نانولوله-های bc3 با گروه های عاملی آمینی عموما می تواند به عنوان یک نوع عامل دار کردن بی ضرر طبقه بندی شود. به عبارت دیگر خواص الکترونی نانولوله های bc3 بدون نقص و نقص دار شده با اصلاح شیمیایی تغییرات کمی پیدا می کند. بنابراین می توان نتیجه گرفت با توجه به این که با جذب مولکول nh3 یا گروههای عاملی دیگر بررسی شده ویژگی های الکترونی حفظ می شود و هم چنین این عامل دار کردن باعث افزایش حلالیت می شود، پس عامل دار کردن شیمیایی این نانولوله ها با nh3 یا گروه های عاملی آمینی راهی موثر برای خالص سازی نانولوله های bc3 است.