فهرست مطالب
عنوان | صفحه |
فصل اول: مقدمه و پیشینهی تحقیق | |
1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………… | 2 |
1-2- روشهای مکانیک مولکولی (MMM)………………………………………………………………… | 4 |
1-3- روشهای ساختارالکترونی(ESM)……………………………………………………………………… | 4 |
1-3-1- محاسبات آغازین……………………………………………………………………………………….. | 5 |
1-3-2- محاسبات نیمهتجربی…………………………………………………………………………………. | 6 |
1-4- روش میدان خودسازگار هارتری…………………………………………………………………………. | 7 |
1-5- روش میدان خودسازگار هارتری- فاک……………………………………………………………….. | 8 |
1-6- محاسبات کوانتومی در مولکولها………………………………………………………………………… | 9 |
1-6-1- تقریب بورن- اپنهایمر………………………………………………………………………………… | 9 |
1-7- همبستگی الکترونی……………………………………………………………………………………………… | 11 |
1-7-1- نظریهی اختلال مولر-پلست……………………………………………………………………….. | 12 |
1-7-2- برهم کنش آرایشی(CI)…………………………………………………………………………….. | 13 |
1-7-3- نظریهی تابعیت چگالی (DFT)…………………………………………………………………. | 14 |
1-7-3-1- تقریب چگالی موضعی (LDA)………………………………………………………….. | 17 |
1-7-3-2- تقریب چگالی اسپین موضعی (LSDA)……………………………………………. | 18 |
1-7-3-3-تقریب گرادیان تعمیم یافته (GGA)…………………………………………………. | 20 |
1-7-3-4- روشهای هیبریدی …………………………………………………………………………… | 21 |
1-7-4- تقریب…………………………………………………… B3LYP | 21 |
1-8- مجموعه پایه………………………………………………………………………………………………………… | 24 |
1-9- خطای انطباق مجموعه پایه (BSSE)………………………………………………………………… | 26 |
1-10- بهینه سازی ساختار هندسی…………………………………………………………………………….. | 28 |
1-11- تحلیل اوربیتالهای پیوند طبیعی (NBO)………………………………………………………. | 28 |
1-12- جابجایی شیمیایی مستقل هسته ای (NICS)………………………………………………… | 29 |
1-13- نانومخروطها………………………………………………………………………………………………………. | 31 |
1-13-1- ساختار نانومخروطها……………………………………………………………………………….. | 32 |
1-13-2- ویژگیها و کاربردهای نانومخروطهای بور نیتریدی………………………………. | 33 |
1-14- مروری بر مطالعات پیشین…………………………………………………………………………….. | 34 |
فصل دوم: روشهای محاسباتی |
|
2-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………… | 40 |
2-2- نانومخروط بور نیتریدی 240………………………………………………………………………………. | 40 |
2-3- هتروسیکل پیرول………………………………………………………………………………………………… | 43 |
2-4- نرمافزارها …………………………………………………………………………………………………………….. | 44 |
2-4-1- نرمافزار گاسویو…………………………………………………………………………………………. | 44 |
2-4-2- نرمافزار گوسین 09……………………………………………………………………………………. | 45 |
2-5- بررسی برهمکنش و عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی با مولکول پیرول…. | 45 |
2-6- محاسبات …………………………………………………………………………………………………………….. | 47 |
2-6-1- محاسبات بهینه سازی ………………………………………………………………………………. | 48 |
2-6-1-1- عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی………………………………………….. | 49 |
2-6-1-2- برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با پیرول از سمت اتم نیتروژن… | 52 |
2-6-1-3- عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر………………………………… | 55 |
2-6-2- محاسبات فرکانس……………………………………………………………………………………… | 57 |
2-6-2-1- عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی…………………………………………. | 57 |
2-6-2-2- برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با پیرول از سمت اتم نیتروژن… | 59 |
2-6-2-3- عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر…………………………………… | 60 |
2-6-3- خطای پوش مجموعه پایه ………………………………………………………………………… | 62 |
2-6-4- محاسبات مربوط به تعیین NICS……………………………………………………………. | 62 |
2-6-5- محاسبات NBO…………………………………………………………………………………………. | 67 |
فصل سوم: نتایج و بحث |
|
3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………… | 71 |
3-2- انرژی عاملدار شدن…………………………………………………………………………………………….. | 71 |
3-2-1- عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی…………………………………………………… | 71 |
3-2-2- برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با پیرول از سمت اتم نیتروژن………….. | 73 |
3-2-3- عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر…………………………………………….. | 74 |
3-3- بررسی کمیتهای ترمودینامیکی………………………………………………………………………. | 75 |
3-3-1- عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی……………………………………………………. | 75 |
3-3-2- برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با پیرول از سمت اتم نیتروژن………….. | 79 |
3-3-3- عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر…………………………………………….. | 80 |
3-4- اوربیتالهای مولکولی HOMO و LUMO…………………………………………………………. | 83 |
3-4-1- برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با پیرول از سمت اتم نیتروژن و نیز عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی………………………………………………………………………… | 83 |
3-4-2- عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر…………………………………………….. | 89 |
3-5- محاسبات …………………………….…………………………NICS | 91 |
3-6- محاسبات NBO…………………………………………………………………………………………………… | 95 |
3-7- نتیجهگیری نهایی……………………………………………………………………………………………… | 99 |
3-8- نگاهی برای تحقیق آینده …………………………………………………………………………………… | 101 |
فهرست مراجع …………………………………………………………………………………………………………… | 102 |
فهرست علائم و اختصارات ((Abbreviation
Molecular Mechanic Methods | MMM |
Electronic Structure Methods | ESM |
Self Consistent- Hartree Fock methods | SCF-HF |
Configuration Interaction method | CI |
Coupled Cluster method | CC |
Density Functional Theory method | DFT |
Parameterized Model Number 3 | PM3 |
Austin Model 1 | AM1 |
Modified Neglect Of Differential Overlap | MNDO |
Moller-Plesset | MP |
Kohn-Sham | |
Local Density Approximaation | LDA |
Local Spin Density Approximaation | LSDA |
Generalized Gradient Approximaation | GGA |
Slater Type Orbital | STO |
Gaussian Type Orbital | GTO |
Basis Set Superposition Error | BSSE |
Natural Bond Orbital Analysis | NBO |
Natural Atomic Orbital | NAO |
Atomic Orbital | AO |
Natural Hybrid Orbital | NHO |
Natural Localized Molecular Orbital | NLMO |
Nucleus Independent Chemical Shifts | NICS |
Boron Nitride NanoCone | BNNC |
Thermal correction to Energy | TCE |
Zero Point Energy | ZPE |
Thermal correction to Enthalpy | TCH |
Thermal correction to Gibbs Free Energy | TCG |
Highest Occupied molecular Orbital | HOMO |
Lowest Occupied molecular Orbital | LUMO |
HOMO- LUMO Gap | HLG |
فهرست جدولها
عنوان …………………………………………………………………………………………………. | صفحه
|
جدول 1-1: مقایسهی روشهای MP2 مختلف و وقتگیر با چند روش ترکیبی DFT …………………………………………………………………………………………………. |
23 |
جدول 2‑1: تعداد الکترونهای آلفا و بتا، تعداد توابع گوسی اولیه (توابع گوسی فشرده شده) و تعداد مجموع توابع بکار رفته در هر یک از محاسبات………………………. | 48 |
جدول 2‑2: نتایج حاصل از عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی پیرول روی نانو مخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6…… | 49 |
جدول 2‑3: نتایج حاصل از عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی پیرول روی نانومخروط بورنیتریدی، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6… | 50 |
جدول 2‑4: نتایج حاصل از برهمکنش پیرول از سمت اتم نیتروژن با نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6 ………………….. | 52 |
جدول 2‑5: نتایج حاصل از برهمکنش ناشی از افزایش هتروسیکل پیرول از سر اتم نیتروژن روی نانو مخروط بورنیتریدی240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………………………………………………………………. | 53 |
جدول 2‑6: نتایج حاصل از حلقهزایی دیلزآلدر پیرول روی پیوندهای مختلف نانومخروط بور نیتریدی240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6……………………………………………………………………………………………………………………………………… | 55 |
جدول 2‑7: نتایج حاصل از حلقهزایی دیلزآلدر پیرول روی پیوندهای مختلف نانو مخروط بور نیتریدی، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…….. | 56 |
جدول 2‑8: کمیتهای آنتروپی، آنتالپی تصحیح گرمایی و انرژی آزاد تصحیح گرمایی حاصل از عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی پیرول روی نانو مخروط بور نیتریدی، برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول و حلقهزایی دیلزآلدر پیرول، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6…………………………………………………………………. | 59 |
جدول 2‑9: مقادیر شدیدترین اعداد موجی به همراه شدتها برای نانومخروط و پیرول خالص و نیز برای ترکیبات پایدارتر در هر دستهی عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی، برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول و عاملدار کردن به صورت حلقهزایی دیلزآلدر………………………………………………………………………………………………………….. | 61 |
جدول 2‑10: مقادیر NICS برای نانومخروط خالص، در راستای پیوندهای موازی با محور اصلی نانومخروط (پیوندهای شماره 12،13 و 14 در شکل 2-2)، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p) ++311-6……………………………………………………. |
64 |
جدول 2‑11: مقادیر NICS برای نانومخروط خالص، در راستای عمود بر محور اصلی نانومخروط (پیوندهای شماره 1،2،3،4 و 5 در شکل 2-2)، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p) ++311-6…………………………………………………………………. | 64 |
جدول 2‑12: مقادیر NICS برای نانومخروط خالص، در راستای پیوندهای حد واسط عمود و موازی (در امتداد پیوند شماره 7 در شکل 2-2)، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p) ++311-6………………………………………………………………… | 65 |
جدول 2‑13: مقادیر NICS برای ترکیبات پایدارتر در راستای پیوندهای موازی با محور اصلی نانومخروط (پیوندهای شماره 12، 13 و 14 در شکل 2-2) ، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p)++311-6…………………………………………………… | 66 |
جدول 2‑14: مقادیر NICS برای ترکیبات پایدارتر در راستای پیوندهای عمود بر محور اصلی نانومخروط (پیوندهای شماره 1،2،3،4 و 5 در شکل 2-2)، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p)++311-6………………………………………………………… | 66 |
جدول 2‑15: مقادیر NICS برای ترکیبات پایدارتر در راستای پیوندهای حدواسط موازی و عمود (در امتداد پیوند شماره 7 در شکل 2-2) ، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d,p)++311-6…………………………………………………………………. | 67 |
جدول 2‑16: بارهای NBO و مولیکن روی اتمها در نانومخروط، پیرول و نانومخروط عاملدار شده به صورت حلقهی 4تایی، برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول و حلقهزایی دیلزآلدر قبل و بعد از عاملدار شدن، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………………………………………………. | 68 |
جدول 3‑1: مقادیر انرژی الکترونی تصحیح شده با انرژی الکترونی تصحیح شده با BSSE، ZPE و انرژی واکنش تصحیح شده با و انرژی واکنش تصحیح شده با BSSE، ZPE و ، برای عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی 240 با مولکول پیرول به صورت حلقهی 4تایی، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………………. |
72 |
جدول 3‑2: مقادیر انرژی الکترونی تصحیح شده با انرژی الکترونی تصحیح شده با BSSE، ZPE و انرژی واکنش تصحیح شده با و انرژی واکنش تصحیح شده باZPE و ، برای برهمکنش نانومخروط بور نیتریدی با مولکول پیرول از سمت اتم نیتروژن، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6………………………………………………………………………………………….. |
74 |
جدول 3‑3: مقادیر انرژی الکترونی تصحیح شده با انرژی الکترونی تصحیح شده با BSSE، ZPE و و انرژی واکنش تصحیح شده با و انرژی واکنش تصحیح شده با BSSE، ZPE و ، برای عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی 240 با مولکول پیرول به صورت حلقهزایی دیلزآلدر، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6……………………………. | 75 |
جدول 3‑4: کمیتهای ترمودینامیکی مربوط به عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی 240، با مولکول پیرول به صورت حلقه 4تایی ، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6……………………………………………………………. | 78 |
جدول 3‑5:کمیتهای ترمودینامیکی مربوط به برهمکنش با نانومخروط بور نیتریدی از سمت نیتروژن پیرول به اتمهای نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………………… | 79 |
جدول 3‑6: کمیتهای ترمودینامیکی مربوط به عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی 240 با مولکول پیرول به صورت حلقهزایی دیلزآلدر، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6……………………………………………………………. | 81 |
جدول 3‑7: کمیتهای ترمودینامیکی مربوط به عاملدار کردن نانومخروط بور نیتریدی 240، با مولکول پیرول به صورت حلقه 4تایی، حلقهزایی دیلزآلدر و برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6………………………………………………………………………………………………………… | 82 |
جدول 3‑8: انرژی اوربیتال مولکولی HOMO وLUMO، اختلاف بین اوربیتالهای اوربیتال مولکولی HOMO وLUMO، ((HLG بر حسب الکترون- ولت، سختی شیمیایی و پتانسیل شیمیایی برای سامانه نانومخروط بور نیتریدی 240، برهم کنش داده شده از سمت نیتروژن پیرول و نیز عاملدار شده به صورت حلقهی 4تایی، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6……………………………… |
87 |
جدول 3‑9: انرژی اوربیتال مولکولی HOMO وLUMO، اختلاف بین اوربیتالهای اوربیتال مولکولی HOMO و LUMO، (HLG) بر حسب الکترون- ولت، سختی شیمیایی و پتانسیل شیمیایی مربوط به حلقهزایی دیلزآلدر مولکول پیرول روی نانومخروط بور نیتریدی 240،، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………………………………………………………………………. |
90 |
جدول 3‑10: میزان اشغال اوربیتالهای مولکولی برای نانومخروط خالص و نانومخروط عاملدار شده با مولکول پیرول به صورت حلقه 4تایی و برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول به اتم شماره 10 نانومخروط، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6……………………………………………………………… |
97 |
جدول 3‑11: میزان اشغال اوربیتالهای مولکولی برای نانومخروط خالص و نانومخروط عاملدار شده با مولکول پیرول به صورت حلقهزایی دیلزآلدر، بهینهسازی با روش DFT/B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6…………………………………………………. | 98 |
فهرست شکلها
صفحه | عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………….
|
35 | شکل 1-1: ساختار نانومخروطهای تودرتو کربنی و بور نیتریدی……………………………….. |
36 |
شکل 1‑2: برهمکنش مولکول کربن دیاکسید با نانو صفحات بور نیتریدی گرافن مانند، الف) از روبهرو ب) از پهلو……………………………………………………………………………………. |
41 | شکل 2-1: ساختار نانومخروط بور نیتریدی B34N34H12 الف) از نمای روبرو، ب) از نمای بالا…………………………………………………………………………………………………………………………. |
42 | شکل 2-2: الف) پیوندهای عمود و زاویه دار نسبت به محور اصلی و ب) پیوندهای موازی محور اصلی………………………………………………………………………………………………………….. |
44 | شکل 2-3: شمایی از هتروسیکل پیرول……………………………………………………………………….. |
51 | شکل 2‑4: ساختارهای مربوط به عاملدار کردن به صورت حلقهی 4 تایی پیرول روی پیوندهای شماره 6،10 و حالت موازی نانومخروط بور نیتریدی، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایهG311-6 الف) ساختار بهینه نشده ب) ساختار بهینه شده…………………………………………………………………………………………………………………………………. |
53 | شکل 2‑5: ساختارهای مربوط به عاملدار کردن به صورت حلقهی 4تایی پیرول روی پیوند شماره 10، 6 و 2 نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایهG311-6 الف) ساختار بهینه نشده ب) ساختار بهینه شده…………………. |
54 | شکل 2‑6: ساختار بهینه شدهی حاصل از اتصال پیرول به اتم شمارهی 10 و 22 نانومخروط بور نیتریدی، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G(d)+311-6.. |
54 | شکل 2-7: ساختارهای مربوط به برهمکنش ناشی از افزایش هتروسیکل پیرول از سمت اتم نیتروژن روی اتم شمارهی 10 و 22 نانو مخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایهG311-6 الف) ساختار بهینه نشده ب) ساختار بهینه شده………………………………………………………………………………………………………….. |
56 | شکل 2-8: ساختارهای مربوط به حلقهزایی دیلزآلدر پیرول روی پیوندهای شماره 2 و 6 نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6 الف) ساختار بهینه نشده ب) ساختار بهینه شده……………………………………….. |
57 | شکل 2-9: ساختارهای مربوط به حلقهزایی دیلزآلدر پیرول روی پیوندهای شماره 2 و 6 نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6 الف) ساختار بهینه نشده ب) ساختار بهینه شده………………………………………. |
84 |
شکل 3-1: نمایی از اوربیتالهای الف) HOMO و ب) LUMO ، بالا) نانومخروط خالص، پایین) سامانه نانومخروط برهمکنش داده شده از سمت نیتروژن پیرول به اتم شماره 10 نانومخروط بور نیتریدی،……………………………………………………………………………….. |
85 | شکل 3-2: نمایی از اوربیتالهای مولکولی الف) HOMO و ب) LUMO برای سامانههای پایدارتر نانومخروط عاملدار شده با مولکول پیرول به صورت حلقه 4تایی به ترتیب پیوند شماره 2، 6، 10 و حالت موازی نانومخروط بور نیتریدی…………………………………………………………………………………………………………………………… |
89 | شکل 3‑3: نمایی از اوربیتالهای مولکولی الف) HOMO و ب) LUMO در سامانههای نانومخروط بور نیتریدی عاملدار شده با مولکول پیرول به صورت حلقهزایی دیلزآلدر، پیوندهای شماره 1، 2 و 10 نانومخروط بور نیتریدی…………………………………………………………………………………………………………………………… |
فهرست نمودارها
صفحه | عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………….
|
58 | نمودار 2‑1: طیف IR حاصل از عاملدار کردن به صورت حلقه 4تایی پیرول روی نانومخروط بورنیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6.. |
60 |
مودار 2‑2: طیف IR حاصل از برهمکنش پیرول با نانومخروط بورنیتریدی از سمت نیتروژن پیرول به اتم بور شماره 10 نانو مخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6………………………………………………………………………. |
61 | نمودار 2‑3: طیف IR حاصل از حلقهزایی دیلزآلدر پیرول روی نانومخروط بور نیتریدی 240، بهینهسازی با روش B3LYP و مجموعه پایه G311-6………………………. |
92 | نمودار 3‑1: نمودارهای NICS مربوط به نانو مخروط بور نیتریدی خالص در راستای پیوندهای موازی با محور اصلی نانومخروط ، در راستای پیوندهای عمود بر محور اصلی نانومخروط و نیز در حالت حدواسط موازی و عمود ، الف) فاصلهÅ 1-، ب) فاصله مثبتÅ 1+………………………………………………………………………………………………………….. |
93 | نمودار 3‑2: نمودارهای NICS مربوط به سه حالت نانومخروط عاملدار شده به صورت حلقهی 4تایی در حالت موازی، حلقهزایی دیلزآلدر روی پیوند شماره 2 نانومخروط و برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول به اتم شماره 10 نانومخروط در فاصلهÅ 1-، در راستای پیوندهای موازی با محور نانومخروط……………………………………………………………………………………………………………………….. |
93 | نمودار 3‑3نمودارهای NICS مربوط به سه حالت نانومخروط عاملدار شده به صورت حلقهی 4تایی در حالت موازی، حلقهزایی دیلزآلدر روی پیوند شماره 2 نانومخروط و برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول به اتم شماره 10 نانومخروط در فاصلهÅ 1-، در راستای پیوندهای عمود بر محور اصلی نانومخروط……………………………………………………………………………………………………………………….. |
94 | نمودار 3‑4: نمودارهای NICS مربوط به سه حالت نانومخروط عاملدار شده به صورت حلقهی 4تایی در حالت موازی، حلقهزایی دیلزآلدر روی پیوند شماره 2 نانومخروط و برهمکنش از سمت نیتروژن پیرول به اتم شماره 10 نانومخروط در فاصلهÅ 1-، در راستای پیوندهای حدواسط موازی و عمود……………………………………………………………………………………………………………………………….. |
Crvbov –
best allergy pill for itching common prescription allergy pills do you need a prescription