دنیای نانو

دنیای نانو

مطالعه‌ی نظری تاثیر ناخالصی Si بر خواص الکترونی و ترمودینامیکی نانو فولرن C76 در حلال-های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمدحسین فکری 1
مریم رضوی مهر 2
1 دانشگاه آیت الله بروجردی-بروجرد
2 دانشگاه آیت الله بروجردی
چکیده
داپینگ یا آلوده کردن مولکول‌ها بالاخص نانو لوله‌ها و فولرن‌ها باعث بهبود بسیاری از خواص الکترونی و ترمودینامیکی آنها می-شود. در این تحقیق، نانو فولرن C76 که کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است، در نظر گرفته شد و یک اتم Si جایگزین یک اتم کربن شد. با استفاده از نرم‌افزارهای اسپارتان و گوسین ساختار نانو فولرن C76 و کلاستر C75Si طراحی و بهینه شد. به کمک خروجی‌های گوسین توصیفگرهای کوانتومی دو مولکول مانند انرژی هومو و لومو، گاف انرژی، ممان دوقطبی، پتانسیل شیمیایی، سختی شیمیایی، الکتروفیلیسیتی، ماکزیمم انتقال بار و سایر پارمترها محاسبه گردید و برخی خواص آنها با هم مقایسه شد. در پژوهش حاضر، از مدل پیوسته قطبی (PCM) برای توصیف خواص ترمودینامیکی این دو مولکول در حلال‌های مختلف شامل تولوئن، اتانول، دی‌کلرومتان، دی‌اتیل سولفوکسید و سیکلوهگزان استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد ناخالصی باعث افزایش ممان دوقطبی، الکتروفیلیسیتی و ماکزیمم انتقال بار و کاهش گاف انرژی و سختی شیمیایی فولرن C76 می‌گردد که این به معنی افزایش واکنش‌پذیری و حلالیت فولرن توسط داپینگ است.
کلیدواژه‌ها
اسپارتان 10
گوسین 09
فولرن C76
داپینگ
پتانسیل شیمیایی
توابع ترمودینامیکی

عنوان مقاله English

Theoretical study of the effect of Si impurities on the electronic and thermodynamic properties of C76 nanofullerin in different solvents

چکیده English

Doping or contaminating molecules, especially nanotubes and fullerenes, improves many of their electronic and thermodynamic properties. In this study, C76 nanofullerene was considered that less studied and a-Si atom replaced a carbon atom. The structure of the C76 nano-fullerene and C75Si cluster was designed and optimized using Spartan and Gaussian software. Using Gaussian outputs, quantum descriptors of two molecules such as HOMO and LUMO energy, energy gap, bipolar moment, chemical potential, chemical hardness, electrophilicity, maximum charge transfer, and other parameters were calculated and some of their properties were compared. In the present study, the continuous polar model (PCM) was used to describe the thermodynamic properties of these molecules in different solvents including toluene, ethanol, dichloromethane, dimethyl sulfoxide, and cyclohexane. The results show that the impurity increases the dipole moment, electrophilicity, and maximum charge transfer and reduces the energy gap, and chemical hardness of fullerene C76, which means that the reactivity and solubility of fullerene by dopping.

کلیدواژه‌ها English

Spartan 10
Gaussian 09
Fullen C76
Dopping
Chemical potential
Thermodynamic functions
[1]. H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, R. E. Smalley, Nature, 318, 162–163, (1985).
[2]. D. Wang, H. Xu, Z. Su, D. Comp. & Theo. Chem., 978, 166–171, (2011).
[3]. D. Wang, X. Wang, X. Gao, D. Hou, Comp. and & Theo. Chem., 989, 33–38, (2012).
[4]. M. Moradi, M. Nouraliei, R. Moradi, Phys. E: Low-dimen. Sys. and Nanostructures, 87, 186-191, (2017).
[5]. H. Bai, Y. Ai, and Y. Huang, Phys. Status Solidi B, 248, 969–973, (2011).
[6]. H. Bai, W. Qiao, Y. Zhu, Y. Huang, Diamond and Related Materials, 26, 20-24, (2012).
[7]. F. L. Liu, Chem. Phys. Lett., 471, 116-121, (2009).
[8]. M. N. Huda A. K. Ray, Chem. Phys. Lett., 457, 124-129, (2008).
[9]. X. Xu H. S. Kang, Chem. Phys. Lett., 441, 300–304, (2007).
[10]. R. H. Xie, L. Jensen, G. W. Bryant, J. Zhao, V. H. Smith Jr., Chem. Phys. Lett., 375, 445–451, (2003).
[11]. Y. Chai, T. Guo, C. Jin et al., J. of Phys. Chem., 95, 7564–7568, (1991).
[12]. Ö. Alver, M. Bilge, N. Atar, C. Parlak, M. Şenyel, J. of Mole. Liq.s, 231, 202-205, (2017).
[13]. O. Ergürhan, C. Parlak, Ö. Alver, M. Şenyel, J. of Mole. Structure, 1167, 227-231, (2018).
[14]. O. Vostrowsky A. Hirsch, Chem. Rev., 106, 5191–5207, (2006).
[15]. X. Chen, J. Chang, Q. Ke, Carbon, 126, 53-57, (2018).
[16]. C. Ray, M. Pellarin, J. L. Lerme´, J.L. Vialle, M. Broyer, X. Blase, P. Me´linon, P. Ke´ghe´lian, A. Perez, Phys. Rev. Lett., 80, 5365, (1998).
[17]. C.C. Fu, M. Weissmann, M. Machado, P. Ordej6n, Phys. Rev. B., 63, 85411, (2001).
[18]. T. Kimura, T. Sugai, H. Shinohara, Chem. Phys. Lett., 256, 269, (1996).
[19]. M. Pellarin, C. Ray, P. Me´linon, J. Lerme´, J. L. Vialle, P. Ke´ghe´lian, A. Perez, M. Broyer, Chem. Phys. Lett. 277, 96, (1997).
[20]. I. M. L. Billas, C. Massobrio, M. Boero, M. Parrinello, W. Branz, F. Tast, N. Malinowski, M. Heinebrodt, T.P. Martin, J. Chem. Phys., 111, 6787, (1999).
[21]. A. Hirsch, M. Brettreich, Fullerenes: Chem. & Reac., Willey VCH. Verlag GmbH, 2005.
[22]. Z. Zhou, Pharmaceutics, 5, 525, (2013).
[23]. S. Vahid shetab boushehri, et al. Acta Medica Iranica, 48, 342, (2010).
[24]. R. Ahmadi, et al., Int. J. of Bio-Inorg. Hybrid Nanomat., 4, 249, (2015).
[25]. R. Ahmadi, Int. J. Nano. Dimens  8 (3), 250-256, (2017).
[26]. M. H. Fekri, A. Omrani, S. Jamehbozorgi, M. Razavi Mehr, Advanced Journal of Chemistry-Section A 2(1), 14-20, (2019).
[27]. M. H. Fekri, R. Bazvand, M. Solymani, M. Razavi Mehr, International Journal of Nano Dimension, 11(4), 346-354, (2020).
[28]. Z. khajehali, H. Shamlouei, Journal of Research on Many-body Systems, 9(3), 121-134, (2019).
[29]. M. H. Fekri, R. Bazvand, M. Solymani, M. Razavi Mehr, Physical Chemistry Research, 11(4), 346-354, (2020).
[30]. M. H. Fekri, A. Beyranvand, H. Dashti Khavidaki, M. Razavi Mehr, International Journal of Nano Dimension, 12(2), 156-163, (2021).
دنیای نانو
دوره 17، شماره 64
پاییز 1400
صفحه 36-41

  • تاریخ دریافت 14 تیر 1400
  • تاریخ بازنگری 29 آبان 1400
  • تاریخ پذیرش 05 مرداد 1400