برهم کنش های الکترونی نانوساختارهای مخروطی شکل جایگزین شده توسط اتم های فلزی، غیر فلزی و واسطه درون آنها

در این تحقیق ساختار و توزیع الکترونی نانوساختارهای مخروطی شکل (cnc)پس از جایگزینی اتم-های فلزی li، na، k، be، mg، غیر فلزی c، n، o و واسطه fe، cr و ni درون آنها مورد بررسی قرار گرفت. پس از بهینه سازی در سطح تئوری b3lyp/6-31g(d) معلوم شد که عناصر مذکور وابسته به شعاع اتمی خود در موقعیت های مختلفی نسبت به انتهای مخروط در درون نانوساختار قرار می-گیرند. تعیین ماهیت پیوند توسط تئوری اتم ها در ملکول ها نشان داد که ماهیت پیوند عناصر فلزی، بجز be، با نانومخروط از نوع واندروالسی بوده، درحالیکه تمام عناصر واسطه و be پیوند جزئی واندروالسی-جزئی کووالانسی با نانوساختار تشکیل می دهند. برای عناصر غیر فلزی هر دو حالت دیده می شود. ماهیت پیوندهای اتم cجزئی واندروالسی-جزئی کووالانسی بوده و اتم های n و o هم پیوند واندروالسی و هم جزئی واندروالسی-جزئی کووالانسی با نانوساختار تشکیل می دهند. بررسی انرژی پایداری ساختارهای جایگزین شده پس از بکارگیری تصحیحات bsse نشان می دهد که بیشترین پایداری زمانی است که اتم cr درون ساختار قرار می گیرد. بررسی دانسیته تغییر شکل یافته و مقدار بار جابجا شده با استفاده از برنامه ی محاسبه ی دانسیته ی الکترونی تغییر شکل یافته، نشان داد که بیشترین بار جابجا شده مربوط به عناصر واسطه و کمترین آن مربوط به عناصر فلزی می باشد. کمپلکس cr@cnc بیشترین مقدار بار جابجا شده را دارد. ممان دو قطبی کمپلکس های مذکور نیز در همان سطح تئوری محاسبه گردید. افزایش مقدار ممان دوقطبی این ساختارها نسبت به ‍cnc نشان می دهد که می توان از این ساختارها جهت برهم کنش با اتم ها، مولکول ها و یون های الکتریکی استفاده کرد و آنها را در صنایع داروئی به عنوان حاملین دارو بکار برد. بیشترین ممان دوقطبی هنگام قرار دادن اتم k درون ‍cnc و کمترین آن در هنگام جایگزینی اتم n حاصل می شود. با توجه به بیشتر بودن نتایج حاصل از شکاف انرژی نسبت به cnc این امر مشاهده می شود که جایگزینی عناصر ذکر شده خاصیت رسانایی نانوساختار را کاهش می دهد و می توان از ساختارهای جدید در سیستم هایی که به هدایت کمتری احتیاج دارند استفاده کرد.