مشخصات پژوهش

عنوان	شبیه سازی کوانتوم مکانیکی و دینامیک مولکولی نانوصفحات بهبود یافته برای فرآیندهای جذب و جداسازی گونه های شیمیایی
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	نانوصفحه بور نیتریدی حفره دار، نظریه تابعی چگالی، تکنیک کنترل بار الکتریکی، اکسیداسیون و احیا، جداسازی، شبیه سازی دینامیک مولکولی
چکیده	در ابتدا با استفاده از نظریه تابعی چگالی تاثیر ایجاد حفره و همچنین القای بار الکتریکی بر برهمکنش مولکول آب با نانوصفحه بورنیتریدی در دو حالت دست نخورده و حفره دار مورد مطالعه قرار گرفت. معلوم شد که مولکول آب بر روی سطح فاقد حفره به صورت مولکولی جذب فیزیکی میشود. در مقابل، این مولکول در درون حفره تفکیک شده و مکانیزم تفکیک آن بستگی به اندازه بار القا شده بر نانوجاذب دارد. در بخش دوم تحقیق قابلیت کاربرد ساختارهای حاصل از تفکیک آب بر نانو صفحه حفره دار برای اکسایش مولکول کربن منوکسید و احیا رادیکال ایزوسیانید با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اکسیداسیون از طریق برهمکنش با اتم اکسیژن و احیا از طریق برهمکنش با اتمهای هیدروژن متصل به جداره حفره انجام میگیرد. در بخش سوم، یک شکل اصالح شده نیروی پراکندگی از نظریه تابعی چگالی برای درک قدرت برهمکنش حلالهای مختلف )اتانول، استون و آب( با نانو صفحه بورنیتریدی شش وجهی مورد استفاده قرار گرفته است. صحت روش بهکار برده شده در این تحقیق و لذا قابلیت کاربرد نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج تجربی در دسترس و نیز نتایج حاصل از روش خوشه مزدوج در سطح برانگیختگی دوگانه و سه گانه تایید شده است. معلوم شد که نانوصفحه بی نقص نمیتواند حاللهای انتخاب شده را به خوبی جذب نماید، در حالیکه پس از ایجاد نقص در شبکه بورنیتریدی قدرت جذب برای اتانول و آب به طور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد. در همه موارد باال خواص ساختاری و الکترونی شامل انرژی آزاد گیبس تشکیل نانوصفحه، بارهای الکترواستاتیکی اربیتال پیوندی طبیعی، توزیع چگالی الکترونی، شکاف انرژی، پتانسیل شیمیایی، سختی شیمیایی کل و شاخص الکترون دوستی برای درک عوامل موثر بر انجام برهمکنش مورد استفاده قرار گرفته- اند. در بخش پایانی تحقیق شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم افزار لمپس برای بررسی امکان جداسازی مخلوط 71 %عددی مونو اتیلن گلیکول در آب توسط یک غشا بور نیتریدی حفره دار تحت دو فشار 5/7و 71 اتمسفر مورد بررسی قرار گرفت. بر طبق نتایج در فشارهای 5/7 و 71 اتمسفر درصد عددی مولکولهای آب عبور کرده از حفره به ترتیب 17 %و 78 %بوده و زمان شبیه سازی برای فشار 71 اتمسفر یک پنجم مقدار مربوط به فشار 5/7 اتمسفر میباشد.
پژوهشگران	سعداله ابراهیمی (استاد مشاور)، خالد عزیزی (استاد راهنما)، ریحان امیدی راد (دانشجو)