مطالعه نظری جذب هیدروژن روی نانوکلاسترهای al و alsi

با بکارگیری نظریه تابعی دانسیته، به کمک روش b3lyp و مجموعه پایه 6-31+g*، ساختارهای هندسی، پایداری و ساختار الکترونی نانوکلاسترهای aln (n=1-13) و alnsim (n+m=5-7) مورد بررسی قرار گرفتند. پایداری نانوکلاسترها بر پایه انرژی اتصال در واحد اتم، اختلاف انرژی مرتبه دوم و انرژی قطعه قطعه شدن مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که نانوکلاستر al7 پایدارترین کلاستر در بین نانوکلاسترهای خالص بوده و همچنین به عنوان کلاستری جادویی شناخته شده است. برای نانوکلاسترهای ترکیبی alnsim مشاهده شد که با جایگزینی تعدادی از اتم های al با اتم های si ساختار و پایداری تعدادی از نانوکلاسترها تغییر قابل ملاحظه داشتند و تعدادی نیز بدون تغییر خاصی ثابت ماندند. همچنین در بین کلاسترهای با تعداد اتم یکسان، نانوکلاسترهای al2si3 شامل 60% سیلیسیم، al4si2 شامل 33/33% سیلسیم و al7 از پایداری بیشتری برخوردارند. همچنین واکنش پذیری نانوکلاسترها بر پایه سختی شیمیایی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. مهم ترین جنبه سختی شیمیایی نانوکلاسترهای alnsim بر حسب درصد اتمی si، روند تناوبی مشاهده شده برای آن ها با تعداد الکترون زوج و فرد است. به بیان دیگر واکنش پذیری نانوکلاسترهای alnsim به شدت به ترکیب نانوکلاستر بستگی دارد. همچنین ممان مغناطیسی نانوکلاسترهای alnsim با افزایش درصد اتمی سیلیسیم افزایش پیدا می کند. در بین کلاسترهای خالص که جذب مولکول هیدروژن روی آن ها انجام شد، نانو کلاستر al6h2 با آزاد کردن انرژی جذب بالا، پایدارترین کلاستر جذب شده شناخته شد. توانایی جذب و ذخیره مولکول هیدروژن با جایگزینی اتم های al با اتم های si افزایش پیدا می کند. پایدارترین نانوکلاستر ترکیبی جذب شده کلاستر al4si3h2 شامل 43% سیلیسیم است. تمام جذب -های صورت گرفته با توجه به انرژی های جذب آزاد شده، گرماده و از نوع شیمایی تفکیک پذیر هستند. همچنین مناسب ترین موقعیت برای جذب هیدروژن روی سطح نانوکلاسترها، موقعیت پل می باشد.