بررسی نظری ساختار، پایداری و خواص پیوندی ترکیباتی از گازهای نادر و مطالعه جذب مولکولهای کوچک روی سطح گرافن ساده و دوپه شده با گوگرد

در این تحقیقابتدا ساختارهای بهینه شده، خواص مولکولی، فرکانس های ارتعاشی، بارهای اتمی nbo و هیبریداسیون دو مولکول xxeoh و xkroh(x=f, cl, br, i)، توسط نظریات تابع چگالی (dft، با روش cam-b3lyp و wb97xd)، مولر پلاست مرتبه دوم (mp2) و کلاسترهای خوشه ای (ccsd) مورد بررسی قرار گرفتند. در ترکیب با این چهار روش، دو مجموعه پایه 6-311++g** و aug-cc-pvtz برای تمام اتم ها به غیر از زنون و ید استفاده شد. به علاوه خواص پیوندی با استفاده از محاسبات aim و nbo برای به دست آوردن انرژی اختلالمرتبه دوم، دانسیته الکترون، بیضی گونی پیوند و لاپلاسین دانسیته الکترون بررسی شد. نتایج حاکی از آن است که مولکول ixeoh دو جزء ixe+ و oh- را نشان می دهد در صورتی که دیگر مولکول ها به صورت xeoh+ و x- هستند. همچنین برای مولکول xxeoh دو واکنش تجزیه دو جزئی و سه جزئی پیشنهاد شد که هر دو این واکنش ها گرمازا هستند. برای مقایسه پایداری ترکیبات از دو روش اتمیزاسیون و واکنش ایزودسمیک استفاده شد. نتایج نشان می دهد که پایداری این ترکیبات از فلوئور تا ید کاهش می یابد. به علاوه علی رغم پایداری ترمودینامیکی پایین، این مولکول ها پایداری سینتیکی بالایی دارند (به جز brxeoh در تجزیه سه جزئی) که نشان دهنده امکان شناسایی و بررسی این ترکیبات دارد. نتایج مشابهی نیز برای مولکول xkroh به دست آمد. از میان چهار هالوژن، مولکول های brkroh و ikroh به صورت اجزاء i-، br- و kroh+ هستند درحالیکه دیگر مولکول ها به صورت دو جزء xkr+ و oh- هستند. همچنین بر اساس روش تجزیه پیشنهاد شده برای این مولکول مشخص شد که واکنش تجزیه گرمازاست. با استفاده از گرمای واکنش و انرژی آزاد گیبس تشکیل و همچنین واکنش ایزودسمیک، پایداری نسبی و سهولت تشکیل مولکول مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که همانند مولکول xxeoh، پایداری مولکول از فلوئور تا ید کاهش می یابد. همچنین پارامترهای فعالیت به دست آمده از محاسبات آنالیز جمعیت نشان داد که از fkroh تا ikroh واکنش پذیری افزایش و پایداری کاهش خواهد یافت. در قسمت دیگر این پایان نامه برهمکنش بین گرافن (g)، گرافن دوپ شده با یک اتم گوگرد (sg) و گرافن دوپ شده با دو اتم گوگرد (2sg)، با هشت مولکول کوچک (f2، cl2، br2، i2، ch3oh، h2o، ch3sh و h2s) با استفاده از محاسبات نظریه تابع چگالی مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل تعداد بالای اتم های در نظر گرفته شده برای این مولکول (42 اتم شامل 27 اتم کربن و 15 اتم هیدروژن)، نظریه تابع چگالی (dft) با روش b3lyp و مجموعه پایه 6-31g برای محاسبات بهینه سازی در نظر گرفته شد و محاسبات فرکانس توسط نظریه تابع چگالی (dft) با روش b3lyp و مجموعه پایه 6-311+g* صورت گرفت. با توجه به نتایج، انرژی های جذب نشان می دهد که sg جاذب بهتر و f ماده جذب شده بهتری است. در فاز گاز ?gads(انرژی آزاد گیبس برای فرآیند جذب) مقدار کوچک و مثبت دارد و بنابراین واکنش گرمازاست. علاوه بر این اثرات حلال روی فرآیند جذب نیز بررسی شده، مشاهده شد که مقدار ?hads (آنتالپی برای فرآیند جذب) و?gads به اعداد منفی بزرگ در تمام حلال ها متمایل شده بنابراین بسیاری از فرآیندهای جذب در حلال ها، از لحاظ ترمودینامیکی مساعد هستند. همچنین با استفاده از انرژی اختلالمرتبه دوم که از محاسبات nbo بدست آمده، مشخص شد که برهمکنش هالوژن ها وگرافن از برهمکنش 4 مولکول دیگر قوی تر است. با توجه به داده های لاپلاسین ? که از محاسبات aim بدست آمده، برهمکنش در تمام کمپلکس ها از نوع یونی است و بر اساس نتایج اوربیتالهای مولکولی و همچنین نمودارهای dos که از محاسبات آنالیز جمعیت (pop) به دست می آیند، گرافن دوپ شده با گوگرد، نسبت به گرافن دوپ نشده رسانایی بیشتری دارد.