23640

BIOTECH2 355

كارشناسي ارشد

نانو شيمي

شيمي

1402/11/08

74 ص.

اكبر اميدوار سياهكل

حسگر , متالوبروسفرن , دي اكسيد كربن , جداسازي گاز , نظريه تابعي چگالي.

رشد فراوان توليد گازهاي سمي در هوا كه ناشي از فعاليت‌هاي صنعتي، دفن زباله‌ها و احتراق ناقص سوخت حاصل از پالايش نفت مي‌باشد، با اثرات مضر بر محيط زيست و سلامت انسان، تهديدي جدي براي زندگي بشر به شمار مي‌آيد. از اين رو، شناسايي و رديابي سريع اين گازهاي سمي براي امنيت محيط زيست در جهان ضروري است. در اين پژوهش، با استفاده از نظريه‌ تابعي چگالي، بررسي جذب مخلوطي از گازها (CO2، O2، N2، H2، H2O، CO و NO) توسط نانوخوشه‌ي La3B18 است. نتايج نشان مي‌دهد كه جذب CO2 مي‌تواند به طور قابل توجهي بر خواص الكتروني نانوخوشه La3B18 تأثير بگذارد، در حالي كه جذب مولكول‌هاي O2، N2، H2، NO و CO تأثير كمي دارند. برهم‌كنش‌هاي قوي بين گاز CO2 و نانوخوشه La3B18 باعث ايجاد تغييرات چشمگير در خواص الكتروني نانوخوشه شده و منجر به افزايش قابل توجه در شكاف انرژي نانوخوشه مي‌شود. هم‌چنين، تأثير ميدان‌هاي الكتريكي خارجي جهت‌يافته بر بازيابي نانوخوشه پس از جذب گاز بررسي شده‌است. نتايج نشان داده است كه انرژي اتصال كمپلكس‌هاي گاز/نانوخوشه را مي‌توان با افزايش ميدان الكتريكي خارجي اعمالي در امتداد جهت انتقال بار، كاهش داد. نتايج مطالعه نظري حاضر مي‌تواند راهنمايي براي مطالعات نظري و تجربي بيشتر در بررسي نانو خوشه La3B18 در كاربردهاي حسگري گاز باشد.

Sensor , Metalloborospherene , CO2 , Gas Separation , Density Functional Theory.

The Interaction of Small Gas Molecules with the Metallobrospherene: A Theoretical Study

نانو فناوري

The enormous growth of toxic gases in the air, generating by conventional discharge of industrial wastes, landfills, and incomplete combustion of fuels from petroleum refining, is a serious threat because of detrimental effects on the environment and human health. Therefore, quick detection and monitoring of these poisonous and hazardous gases is necessary for environmental security in the world. Here, we report a density functional theory study on the metalloborospherenes as high-performance materials for the gas sensor applications. The main objective of the present work is to investigate the adsorption of several gas molecules (CO2, O2, N2, H2, CO, and NO) on the La3B18 and La3B18- nanoclusters by means of the density functional theory. We found that the adsorption of CO2 molecule can significantly influence the electronic properties of La3B18- nanocluster, while adsorptions of O2, N2, H2, NO, and CO molecules have little effect. The strong interactions between CO2 and La3B18- nanocluster induce dramatic changes to the nanoclusterʹs electronic properties and lead to a large opening of the band gap. The considered sensor also preserves its sensitivity under humid conditions. Also, the effect of oriented external electric fields on the recovery of the nanocluster after gas adsorption has been systematically explored. We found that the adsorption energies of the gas/nanocluster complexes can be decreased by increasing the imposed oriented external electric field from zero to the critical external electric field along the charge transfer direction. Our predictions can guide for further theoretical and experimental studies investigating the La3B18 nanocluster in gas sensing applications.

4