شماره مدرك
20944
شماره راهنما
17990
پديد آورنده
موسوي، آمنه
عنوان
بررسي نظري ساختار، خواص الكتروني و نوري نانوخوشههاي فولرن (C24)n=(2-6)
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شيمي فيزيك
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
پانزده، 97ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
فولرن , C24 , خوشه هاي C24 , اپتيك غيرخطي , DFT , قطبش پذيري , ابرقطبش پذيري
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/27
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
شيمي فيزيك
دانشكده
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/12/05
كد ايرانداك
23204216
چكيده فارسي
در دهههاي اخير، مطالعه نانومواد كربني، از جمله فولرنها، نانولولهها و گرافن، به دليل خواص منحصربهفرد فيزيكي و شيمياييشان، توجه گستردهاي را به خود جلب كرده است. فولرنها، به ويژه فولرنهاي كوچكتر، به عنوان بلوكهاي سازنده در ساختارهاي پيچيدهتر، فرصتهاي جديدي را براي طراحي و سنتز مواد با كاربردهاي پيشرفته فراهم ميكنند. در اين پژوهش، خوشههاي فولرن C24 از ديمر تا هگزامر با بهرهگيري از نظريه تابعي چگالي طراحي و بررسي شدند. محاسبات با استفاده از تابعي¬هاي PBE، B3LYP و CAM-B3LYP و مجموعه پايه def2SVP انجام شده¬اند. اين مطالعه نشان داد كه با اتصال واحدهاي فولرن C24 ميتوان به مجموعهاي متنوع از نانوخوشهها دست يافت. پايداري ساختاري اين خوشهها با محاسبه انرژي اتصال ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه تشكيل اين خوشهها از نظر انرژي مطلوب است. همچنين در ميان الگوهاي پيوندي، آرايش [3+3] (شيوه اول) پايدارترين و مطلوبترين الگوي اتصال در تمامي ساختارها پايدار ديمر تا هگزامر شناخته شد. بررسي شكاف انرژي نشان داد كه اتصال واحدهاي C24 ميتواند منجر به كاهش قابلتوجه شكاف انرژي و افزايش پتانسيل رسانايي شود، در حاليكه در برخي ساختارها تغييرات جزئي يا افزايش شكاف انرژي مشاهده گرديد. تحليل اوربيتالهاي مرزي بيانگر تغيير در تركيب اوربيتال¬هاي مولكولي HOMO و LUMO ساختارهاي پايدار ديمر و هگزامر و ايجاد برهمكنشهاي مولكولي جديد بود. بررسي خواص نوري نيز افزايش چشمگير قطبشپذيري و ابرقطبشپذيري اول را نشان داد كه بهبود پاسخ نوري غيرخطي را به همراه داشته و خوشههاي C24 بهويژه ديمرها و هگزامرها را به كانديداهاي مناسبي براي كاربرد در نانوالكترونيك، حسگرها و اپتيك غيرخطي تبديل ميكند. اين نتايج چشمانداز ارزشمندي براي طراحي هدفمند مواد پيشرفته با ويژگيهاي قابل تنظيم فراهم ميآورد.
چكيده انگليسي
In recent decades, carbon nanomaterials such as fullerenes, nanotubes, and graphene have received considerable attention owing to their unique physical and chemical properties. Using the smallest stable [5,6] fullerene units as building blocks, various configurations of (C₂₄)ₙ nanoclusters can be constructed. In this study, density functional theory (DFT) calculations at PBE, B3LYP, and CAM-B3LYP functionals with the def2-SVP basis set were used to investigate the structure, energetics, and optical properties of (C₂₄)ₙ (n = 2–6) nanoclusters. The binding energy, which represents the strength of bonding between the atoms in each molecule, was calculated for all nanoclusters, confirming that cluster formation is energetically favorable. Results have shown that the [3+3] (I) pattern leads to the most stable nanostructures from dimer to hexamer. Electronic property analysis indicated a reduction in the HOMO–LUMO energy gap of (C₂₄)ₙ nanostructures, thereby enhancing their potential for electrical conductivity. However, in certain configurations, only slight variations or even increases in the energy gap were observed. Canonical molecular orbital (CMO) analysis showed clear changes in the HOMO and LUMO orbitals of the stable dimer and hexamer structures, along with the formation of new intermolecular interactions. Optical property calculations revealed an increase in both polarizability and first hyperpolarizability for the most stable nanostructures, indicating an enhanced nonlinear optical response. These results suggest that C₂₄-based clusters, particularly the dimer and hexamer nanostructures, are promising candidates for applications in nanoelectronics, sensing, and nonlinear optics.
استاد راهنما
حسين فرخ پور
استاد داور
حسن حداد زاده , اسماعيل عبدالحسيني سارسري