شماره راهنما :
2036 دكتري
پديد آورنده :
صف دار، سمانه
عنوان :
بررسي حضور نانو ذره درون حفرات كروي باردار بر تراكم مويينگي، رقابت يون ها درجذب انتخابي وظرفيت لايه ي دوگانه الكتريكي با استفاده از DFT
گرايش تحصيلي :
شيمي فيزيك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 135ص. : مصور ، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نظريه ي تابعي چگالي , رقابت يوني , ظرفيت لايه ي دوگانه الكتريكي , پتانسيل زتا , حفره ي كروي باردار , حفره ي كروي تودرتو , ذره ي كوچك متحرك , تراكم مويينگي , چگالي نقطه ي برخورد , پتانسيل الكتروستاتيكي متوسط , سطح محدب , سطح مقعر
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/12/27
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1403/04/02
چكيده فارسي :
در اين رساله تاثير به دام افتادن يك نانوذره درون حفره¬ي كروي بر رفتار سيالات و الكتروليت¬ها با استفاده ازبهترين نسخه¬ي نظريه¬ي تابعي چگالي، نظريه¬ي مقادير بنيادين اصلاح شده مطالعه شده است. مدل مورد بررسي در اين رساله مي¬تواند اطلاعات ارزشمندي راجع به غشاهاي مصنوعي نيمه¬تراوا و نانوكپسول¬هاي حاوي دارو در سيستم دارورساني و رهايش دارو ارائه بدهد. از طرفي الكتروليت¬هاي محدودشده در نانوحفرات الكترود متخلخل مي¬تواند در طراحي و ساخت ابرخازن¬ها حائز اهميت باشد. نتايج نشان مي¬دهد كه در يك حفره¬ي كروي سخت شامل سيال كره¬ي سخت در حضور نانوذره¬، به دليل اثر انتروپي، ذره¬ي كوچك ترجيح مي دهد در كنار ديواره¬ي حفره قرار بگيرد. در حفرات كروي با ديواره¬هاي جاذب سيال لناردجونز تمايل ذره¬ي كوچك به قرار گرفتن در مركز حفره بيشتر است. براي مقايسه در مدل ديگري فرض شد كه ذره در مركز حفره¬ي كروي ثابت شده است و به اين ترتيب تاثير متحرك يا ثابت بودن ذره بر خواص سيال مطالعه شد. نتايج نشان مي¬دهد كه چگالي متوسط سيال كره¬ي سخت در حفره¬ي كروي سخت در حضور ذره¬ي متحرك و ثابت شده در مركز حفره با افزايش اندازه¬ي ذره¬ي كوچك، كاهش مي¬يابد و مقدار آن براي سيستم با ذره¬ي ثابت شده، به دليل ناهمگني شديد و اينكه ذره¬ي ثابت نقش ديوار خواهد داشت، بيشتر است. در مورد سيال لنارد جونز در هر دو مدل شامل ذره¬ي متحرك و ثابت شده در مركز حفره با افزايش اندازه¬ي ذره¬ي كوچك به دليل عامل انرژي چگالي متوسط كاهش مي¬يابد. پديده¬ي ديگري كه در اين رساله بررسي شد تراكم مويينگي سيال در حفره¬ي كروي در حضور ذره بود كه مشاهده شد كه ذره¬ي ثابت شده در مركز حفره باعث مي¬شود كه اين انتقال فاز در پتانسيل¬هاي شيميايي كمتري نسبت به حفره¬ي كروي در حضور ذره¬ي متحرك و بدون حضور ذره اتفاق ¬افتد. تبديل فاز در حفره با حضور ذره¬ي ثابت، در واقع به دليل ناهمگني شديد در چگالي سيال محدودشده در پتانسيل شيميايي كمتري نسبت به دو مورد قبل اتفاق مي¬افتد. در اين رساله اثر حضور ذره¬ي متحرك باردار در يك حفره¬ي كروي باردار بر مقدار بار خالص يوني درون حفره و ظرفيت ويژه¬ي انتگرالي بر اساس مدل محدود شده بررسي شده¬است. نتايج نشان مي¬دهد كه ميزان بار خالص يوني درون حفره به بار و اندازه¬ي ذره¬ي متحرك، حفره و همچنين غلظت يون¬ها در توده بستگي دارد. اگر بار ذره¬ي متحرك و پتانسيل اعمالي به ديواره¬ي حفره هم¬علامت باشند، قدرمطلق بار خالص يوني در حفره با افزايش اندازه¬ي ذره در تمام محدوده¬ي پتانسيل الكتريكي به دليل تاثير حجم مستثني شده ناشي از حضور ذره كاهش مي¬يابد و مقدار آن از حفره¬ي بدون ذره¬ي متحرك كمتر است. در حالي¬كه قدر مطلق بار خالص يوني و ظرفيت ويژه¬ي انتگرالي در حفره در حضور ذره¬ي متحرك با باري مخالف با بار ديواره¬ي حفره، در محدوده¬اي از پتانسيل¬هاي الكتريكي كم، به دليل چگالي كم گونه¬هاي يوني و تاثير بيشتر بار ذره، از قدر مطلق بار خالص يوني در حفره¬ كروي كه ذره¬ايي در آن وجود ندارد بيشتر است. اين محدوه با افزايش غلظت و كاهش انحناي حفره كاهش مي¬يابد. در نهايت، جذب يون¬ها به داخل حفره در حضور ذره در غلظت¬هاي مختلف براي پيش¬بيني ميزان انتقال يون از ديوار حفره بررسي شد. همچنين رقابت بين دو يون مثبت با بارهاي مختلف (A^+ و C^(+2)) و اندازه¬ي يكسان در جذب در حفره¬ي كروي باردار در چهارچوب مدل اوليه¬ي محدودشده مورد بررسي قرار گرفت. در رقابت بين يون¬هاي مثبت براي ورود به داخل حفره، در اثر اضافه كردن الكتروليت نامتقارن به الكتروليت متقارن، شكل منحني ظرفيت نامتقارن شده و در پتانسيل¬هاي الكتريكي كم عامل غلظت نقش دارد. در حالي كه در پتانسيل¬هاي الكتريكي زياد هر دو عامل بار و غلظت در جذب يون¬هاي مثبت با بار بيشتر تاثير دارد. همچنين در غلظت¬هاي توده¬اي كم، انتخابگري در پتانسيل¬هاي الكتريكي كمتر اتفاق مي افتد و با افزايش پتانسيل الكتريكي به دليل بيشتر بودن بار يون¬هاي C^(+2) و برهم¬كنش بيشتر با ديواره، جايگزين يون¬هاي A^+ مي¬شود. اين جايگزيني باعث تغيير علامت در پتانسيل زتا و شكل منحني ظرفيت نفوذ مي¬شود. در اين رساله با استفاده از مدل محدودشده و حل معادله¬ي پويسون، عبارت تحليلي براي پتانسيل الكتروستاتيكي متوسط سيستم حفره¬ي كروي تودر تو به¬دست آمد و اثرات انحنا و ويژگي¬هاي الكتروليت بر ظرفيت ويژه¬ي انتگرالي و قدر مطلق بار خالص يوني بررسي شده است.
چكيده انگليسي :
The best version of the density functional theory, the Modified fundamental measure theory, is exploited to investigate the effect of a mobile tiny particle, TP, trapped in a spherical cavity on the behavior of fluids and electrolytes. This simple model may be used to determine the amount of ions transfer from the cavity wall at different conditions in the case of usage of the cavity as a drug carrier. The results indicate that the entropy effect causes a mobile tiny particle to prefer being near the cavity wall in a hard spherical cavity containing a hard sphere fluid. Due to the energy effect, a tiny particle has a greater tendency to be located in the center of a spherical cavity with attractive walls containing Lennard-Jones fluid. The capillary condensation of Lennard Jones confined fluid is investigated in the presence of a mobile TP and compared that with cases in which the TP is either absent or fixed at the pore center. The configurational chemical potential at which capillary condensation occurs for a fixed TP is smaller than that for a mobile one while both values are still smaller than that for a fluid confined in a spherical pore with no TP. Increasing the size of the mobile TP leads to a decrease in the configurational chemical potential (μ^*) at which capillary condensation occurs and to a shrink in the coexistence curve. The primitive model has been employed to study the role of trapped tiny particle on the amount of net ion charge and electric double layer capacitance. The absolute value of the net ion charge in the cavity decreases with an increase in tiny particle size in the entire range of electric potential, and its value is lower than the cavity without the mobile particle if the sign of the tiny particle is the same as the cavity charge. This could be due to the effect of the excluded volume caused by the particle's presence. Our results indicate that, in the presence of the mobile tiny particle in some range of low electric potentials, total net ion charges into the cavity and therefore EDL capacitance increase if the charges on the mobile tiny particle and the cavity are of the opposite sign. This range decreases with increasing bulk electrolyte concentration and decreasing the cavity curvature. The competition between the two positive ions of A^+ and C^(2+) over adsorption into a charged spherical cavity was investigated within the framework of RPM to find that concentration has the superior role to that of ion charge of course at not very high EP values. At high electric potentials, both charge and concentration factors have an effect on the absorption of positive ions. The analytical equation for the mean electrostatic potential into the bispherical cavity was obtained by solving the Poisson equation. In addition, by using the restricted primitive model, the effects of curvature and electrolyte properties on the integral specific capacitance beside of the absolute value of the net ionic charge into the charged bispherical pore have been investigated.
استاد راهنما :
عزت كشاورزي
استاد مشاور :
عباس حلمي , محمدمحسن مومني هامانه
استاد داور :
محمد ژياني , حسين فرخ پور , مجيد موسوي
