توصيفگر ها :
خوشه هاي بور , جذب گازها , IQA , QTAIM , NBO , بور
چكيده فارسي :
چكيده
در دهه¬هاي اخير موضوع نانو فناوري و استفاده از فرآورده¬هاي نانو ذرات مختلف در بخش¬هاي گوناگون صنايع، گسترش چشمگيري يافته است. از آنجايي كه نانومواد نسبت سطح به حجم بالايي دارند، ناحيه گستردهاي براي جذب ماده جذبي فراهم ميكنند. گازهايي همچون CO، NO، NH3، آلاينده¬هاي معمول محيطي هستند و لازم است به دنبال مواد جديدي باشيم كه قادر به از بين بردن اين گازها و همچنين شناسايي آنها باشند. در اين پايان¬نامه ويژگي¬هاي الكتروني و ساختاري نانوخوشه¬هاي بور B38 و B40 و توانايي اين نانوخوشه¬ها در جذب مولكول¬ها در مكان¬هاي مختلف (درون و بيرون خوشه) مورد بررسي قرار گرفته است. از ديدگاه NBO پيوندهاي ميان اتم¬هاي بور از نوع انتقال بار، دومركزي و برخي سه مركزي هستند. نتايج بدست آمده از QTAIM، نشان مي¬دهد كه برخلاف انتظار، با اينكه ميان برخي اتم¬هاي كنارهم BCP و BP مشاهده مي¬شود اما ميان برخي از اتم¬هاي مجاور هيچگونه اتصال توپولوژيكي وجود ندارد. همچنين نتايج بدست آمده از انرژي ميان اتم¬ها در روش IQA نشان مي¬دهد با وجود نيروهاي جاذبه و دافعه الكتروستاتيكي ميان اتم¬هاي بور، حتي ميان اتم هايي كه BP مشاهده نشده¬است نيز نيروي جاذبه وجود دارد. هرچند اين نيروي جاذبه مقدار قابل توجهي كمتر از جاذبه ميان اتم¬هايي است كه داراي BP هستند. درواقع آنچه باعث جاذبه ميان اتم¬هاي بور و تشكيل پيوند ميان آن¬ها مي¬شود وجود نيروهاي تبادلي-همبستگي ميان جفت اتم¬هاي بور است و نيروهاي الكتروستاتيك نقش پررنگي در برهمكنش ميان اتم¬هاي بور ندارند. طبق مطالعات مولكول He2 كه در حالت آزاد ناپايدار است، با قرار گرفتن درون خوشه بور پايدار شده و نتايج حاصل به وجود برهمكنش ميان دو اتم هليوم و تشكيل پيوند اشاره دارد. اين درحالي است كه مولكول H2 درون خوشه ناپايدار بوده¬است.
چكيده انگليسي :
Abstract
In recent decades, nanotechnology and the utilization of various nanomaterials in different industrial sectors have significantly expanded. Due to their high surface-to-volume ratio, nanomaterials provide an extensive area for adsorbate interactions. Environmental pollutants such as CO, NO, and NH₃ necessitate the search for novel materials capable of both identifying and eliminating these gases. In this thesis, the electronic and structural properties of boron nanoclusters B₃₈ and B₄₀ have been investigated. Additionally, the adsorption capability of these nanoclusters at different sites (both inside and outside the cluster) has been examined.
From the NBO perspective, the bonding interactions between boron atoms are characterized by charge transfer, two-center, and in some cases, three-center bonds. The QTAIM results indicate that, contrary to expectations, although bond critical points (BCP) and bond paths (BP) are observed between certain adjacent atoms, no topological connections exist between some neighboring atoms. Moreover, IQA-based energy analysis reveals that despite the presence of electrostatic attractive and repulsive forces between boron atoms, an attractive force exists even between atom pairs without an observed bond path, though its magnitude is significantly lower than that of atom pairs with a BP. The formation of bonds between boron atoms is primarily attributed to exchange-correlation forces between boron pairs, while electrostatic forces play a less significant role in boron-boron interactions.
According to the conducted studies, the He₂ molecule, which is inherently unstable in its free state, becomes stabilized when positioned inside the boron cluster. The results indicate the presence of an interaction between the two helium atoms, leading to bond formation. In contrast, the H₂ molecule remains unstable within the cluster.
