بررسی نظری برهمکنش های غیرپیوندی فولرن ها و نانولوله های کربنی ساده و دوپه شده با گوگرد با مولکول های کوچک

در این پژوهش، ابتدا ساختارهای بهینه¬شده برهمکنش¬ غیرپیوندی نانولوله¬های کربنی ساده و دوپه شده با یک و دو اتم گوگرد با مولکول¬های متانول، متان¬تیول، آب و دی¬هیدروژن سولفید در دو موقعیت انتهای بسته نانولوله و بالای بدنه آن با 80 اتم کربن و 10 اتم هیدروژن مورد بررسی پارامتری، انرژی¬های برهمکنشی در فاز گاز و حلال¬های بنزن، کلروفرم و سیکلوهگزان توسط مدل pcm، بارهای اتمی و انرژی اغتشاشی مرتبه دوم nbo، آنالیز نقاط بحرانی برهمکنش¬های غیرپیوندی و مصورسازی سطوح این برهمکنش-ها توسط شاخص nci توسط نظریه تابع چگالی (dft) و روش ?b97x-d قرار گرفتند. برای تمامی اتم¬ها مجموعه پایه 6-31g مورد استفاده قرار گرفت. داده¬های حاصل از انرژی برهمکنش در فاز گاز مساعدتر بودن برهمکنش¬های غیرپیوندی را برای مولکول-های اکسیژن¬دار نسبت به مولکول¬های گوگرددار در فاز گاز و حلال نشان داد و در فاز حلال نیز، سیکلوهگزان مناسب¬ترین حلال در بین حلال¬های مورد بررسی شناخته شد. از سوی دیگر داده¬های nbo حاکی از قوی¬تر بودن انرژی دهنده- پذیرنده در برهمکنش-های مولکول¬های متانول و متان¬تیول با نانولوله¬ها بودند هرچند قوی¬ترین انرژی محاسبه شده پایین¬تر از 4 کیلوکالری بر مول بود. آنالیز محاسبات aim چگالی¬های قابل توجهی در نقاط بحرانی پیوندی در موقعیت برهمکنش¬های غیرپیوندی نشان می¬داد و مقادیر لاپلاسین چگالی نمایانگر ماهیت غیرپیوندی تمامی برهمکنش¬ها بود. همچنین فریم¬های چگالی الکترون و گرادیان کاهش یافته آن، سطوح برهمکنش غیرپیوندی را به شکل ممتازی را توسط محاسبات شاخص nci به تصویر درآورد. داده¬های محاسبات dos کمترین تفاوت انرژی homo-lumo را برای برهمکنش¬های نانولوله¬های کربنی دوپه شده با دو اتم گوگرد گزارش کردند و تاثیر دوپه شدن گوگرد در بهبود خواص هدایتی ساختار نانولوله¬های کربنی به¬خوبی مشخص گردید و در نهایت داده¬های واکنش-پذیری نشان از کاهش سختی شیمیایی و افزایش نرمی کل با دوپه شدن نانولوله¬های کربنی و افزایش خصلت هسته¬دوستی سیستم¬ها می¬دادند. در قسمت دوم این مطالعه، برهمکنش¬ غیرپیوندی هالوژن¬ها و هالیدها (به استثنای ید) با فولرن¬های دوپه¬شده با یک و دو اتم گوگرد در دید پارامترهای ساختاری، انرژی برهمکنش در فاز گاز و حلال¬های بنزن، کلروفرم و سیکلوهگزان توسط مدل pcm، بارهای اتمی و انرژی اغتشاشی مرتبه دوم nbo، آنالیز نقاط بحرانی در برهمکنش¬های غیرپیوندی و مصورسازی سطوح این برهمکنش¬ها توسط شاخص nci توسط نظریه تابع چگالی (dft) و روش ?b97x-d قرار گرفتند. در این قسمت نیز از مجموعه پایه 6-31g برای تمامی اتم¬ها مورد استفاده قرار گرفت. داده¬های انرژی نشان¬دهنده مساعد بودن تمامی برهمکنش¬ها در فاز گازی و فاز حلال است اما با توجه به مقادیر به¬دست آمده، فاز گازی در کل مطلوب¬ترین انرژی برهمکنشی و در بین حلال¬ها سیکلوهگزان مساعدترین برهمکنش¬های غیرپیوندی را دارند. درمیان برهمکنش¬های بررسی شده، برهمکنش غیرپیوندی هالیدها با فولرن¬های دوپه شده با دو اتم گوگرد بالاترین انرژی برهمکنشی را حاصل کردند. همچنین داده¬های انرژی انتقالات دهنده- پذیرنده در محدوده بالاتری نسبت به قسمت اول پژوهش قرار داشت. نمودارهای dos تفاوت انرژی میان homo-lumo را با کاهش قابل توجهی به¬ازای دوپه شدن ساختار فولرن¬ها با گوگرد به نمایش درآوردند و بهترین شرایط جهت هدایت الکتریکی سیستم در برهمکنش¬های غیرپیوندی هالیدها با فولرن¬ها دیده شد. داده-های aim چگالی الکترون و لاپلاسین آن در نقاط بحرانی پیوندی در موقعیت برهمکنش¬های غیرپیوندی را محدوده برهمکنش¬های غیرپیوندی نشان دادند و سطوح این برهمکنش¬ها به¬وضوح وجود آنها را در بین جاذب و جذب شونده اثبات می¬نماید. همچنین لازم به¬ذکر است محاسبات، یک مورد نیز عامل¬دار شدن فولرن و برهمکنش نسبتا پیوندی را حاصل کردند و با بررسی داده¬های aim، انرژی و nci این مسئله نیز اثبات شد.