دانشگاه آزاد اسلامی 

واحد رشت

دانشکده : علوم پایه

گروه آموزشی : شیمی

پایان­نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

رشته : شیمی

گرایش : آلی

عنوان:

محاسبات تابع چگالی خواص جذب 1-متیل-1-نیتروزواوره روی سطح نانولوله های کربنی و بورنیترید

استاد راهنما:

دکتر مجید کیا

  عنوان                                                                                                                 صفحه

فصل اول: مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-1) مقدمه ای بر علم محاسبات…………………………………………………………………………………………………..3

1-2) فن آوری نانو………………………………………………………………………………………………………………………3

1-3) نانولوله های کربنی……………………………………………………………………………………………………………….5

1-3-1) شکل های مختلف نانولوله………………………………………………………………………………………………..7

1-3-2) ساختار نانولوله ها…………………………………………………………………………………………………………….9

1-3-3) خواص نانولوله ها………………………………………………………………………………………………………….10

1-3-4) کاربرد نانولوله ها……………………………………………………………………………………………………………11

1-3-5) نانولوله های باز وبسته…………………………………………………………………………………………………….12

1-4) نانولوله های بور نیترید……………………………………………………………………………………………………….13

1-4-1) خالص سازی نانولوله های بورنیترید…………………………………………………………………………………14

1-5) فرایند های تولید نانولوله…………………………………………………………………………………………………….15

1-6) سازگاری زیستی نانولوله ها…………………………………………………………………………………………………15

1-7) نانولوله های کربنی در پزشکی……………………………………………………………………………………………..16

1-8) کاربرد نانولوله های کربنی در تشخیص سرطان………………………………………………………………………16

1-9) نانولوله های کربنی و کاربرد آنها در تشخیص مولکول ها………………………………………………………..17

1-10) 1-متیل – 1- نیتروزو اوره (MNU)……………………………………………………………………………………17

1-11) الکترونگاتیوی………………………………………………………………………………………………………………….19

1-12) قطبش پذیری، سختی و نرمی…………………………………………………………………………………………….19

1-13) HOMO و LUMO………………………………………………………………………………………………………….20

1-14) شیمی محاسباتی……………………………………………………………………………………………………………….22

1-15) مکانیک مولکولی……………………………………………………………………………………………………………..22

1-16) نظریه ی اوربیتال مولکولی و روش های آن…………………………………………………………………………23

1-16-1) روش MO هوکل…………………………………………………………………………………………………………24

1-16-2) روش های نیمه تجربیMO…………………………………………………………………………………………..24

1-16-3) روش های ab initio…………………………………………………………………………………………………….25

1-16-4) مجموعه های پایه…………………………………………………………………………………………………………25

1-16-5) هارتری فاک HF………………………………………………………………………………………………………….27

1-16-6) تئوری تابع چگالی الکترونی(DFT)………………………………………………………………………………..27

1-17) گوسین……………………………………………………………………………………………………………………………28

فصل دوم: مروری برکارهای گذشته………………………………………………………………………………………………30

1-1) مطالعه ی تئوری تابع چگالی درباره ی تأثیر شکل و اندازه در پتانسیل یونش و پیوستگی الکترونی در نانو ساختارهای مختلف کربن………………………………………………………………………………………………………31

2-2) تحقیق تئوری درباره ی آنالیز نانو لوله های کربنی با گروه های عاملی………………………………………31

2-3) مطالعه ی جذب سطحی روی نانوهای کربنی تک دیوار با استفاده از روش تئوری تابع چگالی(DFT)…………………………………………………………………………………………………………………………….32

2-4) بررسی خواص ترمودینامیکی جذب سطحی بنزن در کربن های فعال نانولوله های کربنی چند دیواره……………………………………………………………………………………………………………………………………….32

2-5) پیش گویی آرایش خطی نانو صندلی Ni درون نانولوله های کربنی با استفاده از روش تئوری تابع چگالی………………………………………………………………………………………………………………………………………32

2-6) مطالعه ی تئوری تابع چگالی برای جذب سطحیO₂ و N₂روی نانو لوله های کربنی تک دیواره (5,0)………………………………………………………………………………………………………………………………………..33

2-7) مطالعه ی جذب سطحی ترکیب NH₃(H₂O)_n=0,1,2,3 روی نانولوله های کربنی تک دیواره (8,0) به روش DFT ……………………………………………………………………………………………………………………………..33

2-8) مطالعه ی تفصیلی قدرمطلق یانگ برای نانولوله های کربنی تک دیواره توسط روش های CPMD و MD واولین اصل شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………….34

2-9) اضافه کردن گروه های عاملی به نانولوله های کربنی……………………………………………………………….34

2-10) بررسی جذب سطحی هیدروژن روی سیستم Ce/BNNT به کمک روش DFT……………………….35

2-11) مطالعه ی نانولوله های بور نیترید با روش DFT/B3LYP……………………………………………………..35

2-12) مطالعه ی جذب سطحی اتم های هیدروژن روی دیواره ی خارجی نانولوله های کربنی و خاصیت ترمودینامیکی آنها……………………………………………………………………………………………………………………….35

2-13) مطالعه ی افزودن گروه عاملی COOH به نانولوله های کربنی تک دیواره زیگ زاگ و دسته صندلی با استفاده ازروش تئوری تابع چگالی (DFT)………………………………………………………………………………….36

فصل سوم بحث و نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………….37

3-1) روش انجام کار…………………………………………………………………………………………………………………38

3-2) انرژی اتصال………………………………………………………………………………………………………………………49

4-3) محاسبات طول پیوند…………………………………………………………………………………………………………..51

4-4) محاسبات زاویه ی پیوند……………………………………………………………………………………………………..53

3-5) محاسبات خواص بنیادی……………………………………………………………………………………………………..55

3-6) بار های اتمی……………………………………………………………………………………………………………………..57

3-7) ممان دو قطبی……………………………………………………………………………………………………………………59

3-8) شکاف بین HOMO و LUMO…………………………………………………………………………………………..61

نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………..80

منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………….81

چکیده

نانولوله ها گروه جدیدی از خانواده کربن هستند. این ترکیبات اغلب به عنوان شکل سوم کربن (پس از الماس و گرافیت) در نظر گرفته می شود و کاملا از کربن با هیبرید sp₂ تشکیل شده است. امروزه نانولوله ها بسیار مورد توجه اند. در این تحقیق ابتدا نانولوله های زیگزاگ بور نیترید (8-0) ، بور فسفر (7-0) و نانولوله های صندلی کربنی (5-5) و نیز نانولوله های زیگزاگ بور نیترید (8-0) با ناخالصی های گالیوم و ژرمانیوم و همچنین نانولوله های صندلی کربنی (5-5) با ناخالصی های آلومینیوم و گالیوم و مولکول 1-متیل-1-نیتروزواوره (MNU) با استفاده از نرم افزار های Gaussview و Nanotube Modeler ترسیم شده و سپس با استفاده از نرم افزار Gaussian 09 و متد DFT بر پایه B3LYP6-31G(d) بهینه و برای آنها مقدار انرژی محاسبه شد. سپس مولکول MNU از دو جهت (یک بار از طرف NH₂– و بار دیگر از طرف CO و NO) به نانولوله نزدیک شد و سپس ساختارهای فوق با استفاده از نرم افزار گوسین 09 و با متد DFT با سری پایه B3LYP6-31G(d) بهینه شدند. سپس طول پیوند ها، زوایای پیوند، بار های اتمی، ممان دو قطبی، انرژی های پیوند، شکاف بین LUMO- HOMO ، پتانسیل یونش، سختی، نرمی، الکترون خواهی و پتانسیل شیمیایی مولکول مطالعه شد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.