نمودن ساختار مولکولی و محاسبات گوناگون نظیر محاسبه پارامترهای ترمودینامیکی، محاسبه‌ی گشتاور دو قطبی، محاسبه‌ی بار اتم‌های مختلف و همچنین محاسبه‌ی پارامترهای NMR ساختار استفاده نمودیم. برای انجام این محاسبات بعد از ساختن مولکول آن را وارد فضای Gaussian 98 نموده سپس با استفاده از خط دستورهای لازم انواع محاسبات را برای ساختار انجام دادیم.
اساساً از زمان کشف C60 سنتز فلورن‌های بزرگ، کربن نانو تیوب‌ها و دیگر نانو ساختارها مثل نانو لوله‌های بورون نیترید۱۶۶ آغاز شد. ساختارهایی نظیر نانو لوله‌های بورون نیترید از سال ۱۹۹۵ شناخته شدند ولی قبل از آن نیز ما قادر بودیم که این ساختارها را به‌صورت آزمایشگاهی مشاهده نماییم.
بسیاری از ساختارهای جدید نظیر نانولوله‌های بورون نیترید مانند حد واسط‌هایی میان نانوتیوب‌ها و بورون نیتریدها عمل می‌کنند. به دلیل خصوصیات بسیار جالب و منحصر به فرد این ساختارها اخیراً دانشمندان بسیاری بر روی این ساختارها مطالعه کرده‌اند و معتقدند که در آینده‌ای نزدیک این ساختارها قادر خواهند بود که علم نانو و تکنولوژی آن را متحول سازند و یک بستر بسیار وسیعی از تحقیقات تئوریکال و آزمایشگاهی را به روی بشر باز خواهند ساخت.
نانوتیوب‌های بورون نیترید ساختارهایی با مقاومت‌های بسیار بالا در برابر دما و اکسید شدن دارند و این مقاومت نسبت به دیگر کربن نانوتیوب‌ها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. تمامی نانوتیوب‌های بورون نیترید نیمه‌ هادی بوده و شکاف‌های پیوندی۱۶۷ بزرگتر از دو الکترون ولت برای بسیاری از این ساختارها گزارش شده است.
براساس شباهت‌هایی که بین خصوصیات کربن و ساختارهای بورون نیترید وجود دارد. این نانو ساختارها می‌توانند پایدار۱۶۸ شوند و در ادامه ساختار الکترونی آنها می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد.
مقایساتی که بین نانو ساختارهای بورون نیترید و کربن نانو ساختارها انجام شده نشان داده که ساختارهای بورون نیترید بسیار جالب‌تر از ساختارهای کربنی نظیر می‌باشند.
می‌دانیم نانولوله‌های بورون نیترید یک دسته‌ی بسیار مهمی از نانو لوله‌ها هستند و از اتم‌های بور و نیتروژن تشکیل شده‌اند. این ساختارها اخیراً سنتز شده و مطالعه بر روی آنها آغاز شده است.
در این مطالعه ما از این نانو لوله به فرمول B21N21 استفاده کردیم. همان‌طوری که در شکل (۳-۱) نشان داده شده است، این نانو‌لوله یک نانولوله‌ای باز و تک دیواره با ساختار صندلی می‌باشد. ابتدا این ساختار را در نرم‌افزار chem3D ساخته و وارد محیط گوسین ۹۸ نمودیم و با فرمت gjf یا gjc ذخیره کردیم. سپس ساختار را بهینه نمودیم. برای بهینه‌سازی۱۶۹ ساختار از توابع گوسی مختلف نظیر ۳-۲۱G، ۳-۲۱G*، ۳-۲۱G**، ۶-۳۱G و دو متد HF170 (هارتری فاک) و B3LYP171 استفاده نمودیم. لازم به ذکر است در این مرحله، عمل بهینه‌سازی ساختار را در محیط گازی و دمای ۲۹۸ درجه کلوین انجام دادیم و برای این کار از خط دستور مربوط به opt استفاده نمودیم.

شکل (۳-۱) ساختار B21N21 از ابعاد مختلف

بعد از بهینه کردن ساختار با تک تک متدها و توابع گوسی ذکر شده، با استفاده از فایل خروجی ایجاد شده از دستور opt آخرین standard orientation را یافته و با کمک آن، ورودی اولیه‌ برای گرفتن فرکانس با استفاد از خطا دستور مربوط به Freq را ایجاد می‌کنیم.
سپس با کمک گرفتن از همان فایل، به بررسی و محاسبات مربوط به طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته(NMR) با دستور GIAO پرداختیم.
از طریق خروجی مربوط به فرکانس، مقادیر انرژی آزادگیبس۱۷۲، zero paint energy، آنتالپی۱۷۳ و انرژی درونی برحسب cal/mol را برای ساختار موجود در دو متد HF و B3LYP و توابع گوسی ذکر شده گزارش نمودیم که در جدول (۳-۱) آمده است. همچنین از خروجی دستور opt مقدار گشتاور دو قطبی ترکیب را تحت متدها و توابع گوسی موجود بررسی کردیم که در جدول ۳-۲ آورده شده است.

جدول (۳-۱) مقادیر پارامترهای ترمودینامیکی برای نانو لوله B21N21 تحت متدها و توابع گوسی مختلف در محیط گازی و دمای ۲۹۸ کلوین

Method
Basis set
Zero point Energy (cal/mol)
internal Energy (cal/mol)
Enthalpy(cal/mol)
Gibbs Free Energy (cal/mol)

HF
۳-۲۱G
-۱۰۳۷۹۸۷۰۸۲
-۱۰۳۷۹۷۴۱۰۰
-۱۰۳۷۹۷۳۵۰۷
-۱۰۳۸۰۱۵۲۲۱

۳-۲۱G*
-۱۰۳۷۹۸۷۰۸۲
-۱۰۳۷۹۷۴۱۰۰
-۱۰۳۷۹۷۳۵۰۷
-۱۰۳۸۰۱۵۲۲۱

۳-۲۱G**
-۱۰۳۷۹۸۷۰۸۲
-۱۰۳۷۹۷۴۱۰۰
-۱۰۳۷۹۷۳۵۰۷
-۱۰۳۸۰۱۵۲۲۱

۶-۳۱G
-۱۰۴۳۲۲۸۶۹۷
-۱۰۴۳۲۱۵۹۴۹
-۱۰۴۳۲۱۵۳۵۶
-۱۰۴۳۲۵۶۵۸۴

B3LYP

۳-۲۱G
-۱۰۴۴۱۰۳۱۴۹
-۱۰۴۴۰۸۸۷۳۹
-۱۰۴۴۰۸۸۱۴۷
-۱۰۴۴۱۳۲۳۴۲

۳-۲۱G*
-۱۰۴۴۱۰۳۱۴۹
-۱۰۴۴۰۸۸۷۳۹
-۱۰۴۴۰۸۸۱۴۷
-۱۰۴۴۱۳۲۳۴۲

۳-۲۱G**
-۱۰۴۴۱۰۳۱۴۹
-۱۰۴۴۰۸۸۷۳۹
-۱۰۴۴۰۸۸۱۴۷
-۱۰۴۴۱۳۲۳۴۲

۶-۳۱G
-۱۰۴۹۴۹۴۵۶۰
-۱۰۴۹۴۸۰۴۸۳
-۱۰۴۹۴۷۹۸۹۰
-۱۰۴۹۵۲۳۳۶۱

جدول (۳-۲) مقدار گشتاور دو قطبی ترکیبی B21N21 در متدها و توابع کوسی مختلف در فاز گاز و دمای ۲۹۸ کلوین

Method
Basis set
Dipole moment total(Debye)
HF
۳-۲۱G
۰.۰۰۰۱

۳-۲۱G*
۰.۰۰۰۱

۳-۲۱G**
۰.۰۰۰۱

۶-۳۱G
۰.۰۰۰۱
B3LYP
۳-۲۱G
۰.۰۱۳۷

۳-۲۱G*
۰.۰۱۳۷

۳-۲۱G**
۰.۰۱۳۷

۶-۳۱G
۰.۰۱۲۷

در ادامه ساختار نانو لوله ذکر شده را دوباره مورد بررسی قرار دادیم با این تفاوت که با بهترین متد و تابع گوسی انتخابی یعنی B3LYP و ۶-۳۱G کار خود را ادامه داده و بقیه‌ی متدها و توابع پایه را کنار گذاشتیم. در این مرحله علاوه بر فاز گاز از فازهای مختلف دیگر از جمله آب، نیترو متان، اتانول، استون، دی کلرو اتان، کلروفرم و تتراکلرید کربن نیز استفاده کردیم. تا تأثیر حلال۱۷۴‌های گوناگون با قطبیت متفاوت را بر روی نانو لوله‌ها مورد نظر بررسی کنیم. در این مرحله نیز مانند مرحله‌ی قبل ابتدا دستور opt را اجرا کرده و از روی آخرین standard orientation موجود در فایل خروجی آن، دستور freq را نوشته و اجرا نمودیم و از طریق فایل خروجی آن، توابع ترمودینامیکی مربوط به حلال‌های مختلف را قرائت نمودیم. مقادیر توابع ترمودینامیکی در حلال‌‌های مختلف در جدول (۳-۳) آمده است.

جدول (۳-۳) توابع ترمودینامیکی به‌دست آمده در حلال‌های مختلف تحت متد B3LYP و تابع پایه ۶-۳۱G

Unit
Gas
Water
Nitro methane
Ethanol
Acetone
۱,۲-ethane DCM
Chloroform
Carbon tetra chloride
zero-point Energy
(cal/mol)
-۱۰۴۹۴۹۴۵۶۰
-۱۰۴۹۴۹۴۶۷۷
-۱۰۴۹۴۹۴۶۶۸
-۱۰۴۹۴۹۴۶۲۵
-۱۰۴۹۴۹۴۶۸۳
-۱۰۴۹۴۹۴۵۸۵
-۱۰۴۹۴۹۴۶۲۵
-۱۰۴۹۴۹۴۵۷۶
Internal Energy
(cal/mol)
-۱۰۴۹۴۸۰۴۸۳
-۱۰۴۹۴۸۰۵۴۲
-۱۰۴۹۴۸۰۵۵۲
-۱۰۴۹۴۸۰۵۲۳
-۱۰۴۹۴۸۰۵۶۲
-۱۰۴۹۴۸۰۴۵۶
-۱۰۴۹۴۸۰۵۲۳
-۱۰۴۹۴۸۰۴۸۳
Enthalpy
(cal/mol)
-۱۰۴۹۴۷۹۸۹۰
-۱۰۴۹۴۷۹۹۵۰
-۱۰۴۹۴۷۹۹۵۹
-۱۰۴۹۴۷۹۹۳۱
-۱۰۴۹۴۷۹۹۷۰
-۱۰۴۹۴۷۹۸۶۴
-۱۰۴۹۴۷۹۹۳۱
-۱۰۴۹۴۷۹۸۹۰
Gibbs Free Energy
(cal/mol)
-۱۰۴۹۵۲۳۳۶۱
-۱۰۴۹۵۲۳۵۵۴
-۱۰۴۹۵۲۳۵۱۷
-۱۰۴۹۵۲۳۴۶۶
-۱۰۴۹۵۲۳۵۴۴
-۱۰۴۹۵۲۳۴۵۱
-۱۰۴۹۵۲۳۴۶۶
-۱۰۴۹۵۲۳۳۹۷

در ادامه‌ی کار، از خروجی دستور opt، مقادیر بار کلی اتم‌ها۱۷۵ را نیز در تک‌تک حلال‌های ذکر شده به دست آوردیم که این مقادیر در جدول ۳-۳ آمده است. البته لازم به ذکر است که در این مرحله نیز فقط از متد B3LYP و تابع پایه ۶-۳۱G استفاده نمودیم.

جدول (۳-۴) بارکلی ایجاد شده در حلال‌‌های مختلف
Atoms
Phase Or Solvents

Gas
Water
Nitro methane
Ethanol
Acetone
۱,۲-ethane Dcm
Chloroform
Carbon tetra chloride
۱ B
۰.۵۰۳۷۰۸
۰.۵۰۳۳۲۷
۰.۵۰۳۴۱۲
۰.۵۰۳۵۰۲
۰.۵۰۳۴۷۸
۰.۵۰۳۴۳۶
۰.۵۰۳۲۰۵
۰.۵۰۳۵۳۴
۲ N
-۰.۴۵۳۶۴۴
-۰.۴۵۳۷۹۹
-۰.۴۵۳۷۸۴
-۰.۴۵۳۶۹۸
-۰.۴۵۳۷۰۲
-۰.۴۵۳۸۴۶
-۰.۴۵۳۷۱۴
-۰.۴۵۳۷۰۵
۳ B
۰.۶۹۶۴۶۸
۰.۶۹۷۲۳۳
۰.۶۹۷۰۲۳
۰.۶۹۶۶۲۱
۰.۶۹۶۷۱۰
۰.۶۹۷۳۸۶
۰.۶۹۷۰۹۵
۰.۶۹۶۶۲۲
۴ N
-۰.۷۵۳۲۸۷
-۰.۷۵۳۸۰۵
-۰.۷۵۳۷۴۲
-۰.۷۵۳۷۳۷
-۰.۷۵۳۸۰۵
-۰.۷۵۳۶۹۱
-۰.۷۵۳۸۳۸
-۰.۷۵۳۷۱۳
۵ B
۰.۷۹۸۷۱۸
۰.۷۹۸۹۳۹
۰.۷۹۸۹۹۵
۰.۷۹۹۱۳۸
۰.۷۹۹۱۶۵
۰.۷۹۸۰۲۲
۰.۷۹۸۹۶۰
۰.۷۹۹۱۰۲
۶ N
-۰.۸۰۶۹۸۸
-۰.۸۰۷۲۷۴
-۰.۸۰۷۲۵۰
-۰.۸۰۷۲۹۳
-۰.۸۰۷۳۰۶
-۰.۸۰۶۹۴۰
-۰.۸۰۷۳۷۵
-۰.۸۰۷۲۲۹
۷ B
۰.۸۲۸۸۲۷
۰.۸۲۸۷۶۱
۰.۸۲۸۷۶۱
۰.۸۲۸۸۸۷
۰.۸۲۸۸۹۱
۰.۸۲۹۰۰۵
۰.۸۲۸۸۰۷
۰.۸۲۸۷۹۱
۸ N
-۰.۷۹۷۶۹۱
-۰.۷۹۷۷۵۱
-۰.۷۹۷۵۸۶
-۰.۷۹۷۰۳۰
-۰.۷۹۶۹۶۸
-۰.۷۹۷۴۴۸
-۰.۷۹۷۳۸۷
-۰.۷۹۶۹۹۵
۹ B
۰.۷۹۸۰۶۵
۰.۷۹۸۷۸۹
۰.۷۹۸۴۳۸
۰.۷۹۷۳۳۰
۰.۷۹۷۲۶۲
۰.۷۹۸۳۷۵
۰.۷۹۸۰۲۳
۰.۷۹۷۴۳۳
۱۰ N
-۰.۸۰۷۱۸۶
-۰.۸۰۷۱۰۷
-۰.۸۰۶۹۰۲
-۰.۸۰۶۶۱۶
-۰.۸۰۶۷۲۱
-۰.۸۰۷۱۷۸
-۰.۸۰۶۸۹۰
-۰.۸۰۶۶۷۲
۱۱ B
۰.۶۹۷۱۴۶
۰.۶۹۷۲۵۹
۰.۶۹۷۲۵۵
۰.۶۹۷۱۸۳
۰.۶۹۷۱۶۹
۰.۶۹۶۶۹۴
۰.۶۹۷۱۸۶
۰.۶۹۷۲۳۹
۱۲ N
-۰.۷۵۳۴۳۴
-۰.۷۵۳۵۷۰
-۰.۷۵۳۵۴۰
-۰.۷۵۳۶۰۷
-۰.۷۵۳۶۶۴
-۰.۷۵۳۷۵۱
-۰.۷۵۳۵۱۹
-۰.۷۵۳۶۰۶
۱۳ B
۰.۵۰۳۷۱۴
۰.۵۰۳۳۲۷
۰.۵۰۳۴۱۲
۰.۵۰۳۵۰۱
۰.۵۰۳۴۷۸
۰.۵۰۳۴۳۶
۰.۵۰۳۲۰۴
۰.۵۰۳۵۳۳
۱۴ N
-۰.۴۵۳۶۵۱
-۰.۴۵۳۷۹۸
-۰.۴۵۳۷۸۴
-۰.۴۵۳۶۹۷
-۰.۴۵۳۷۰۲
-۰.۴۵۳۸۴۶
-۰.۴۵۳۷۱۳
-۰.۴۵۳۷۰۵
۱۵ B
۰.۵۰۳۴۴۵
۰.۵۰۳۴۳۸
۰.۵۰۳۴۰۸
۰.۵۰۳۳۴۲
۰.۵۰۳۳۳۰
۰.۵۰۳۱۹۸
۰.۵۰۳۴۷۴
۰.۵۰۳۳۸۵
۱۶ N
-۰.۴۵۳۶۲۹
-۰.۴۵۳۶۱۷
-۰.۴۵۳۶۱۶
-۰.۴۵۳۷۰۲
-۰.۴۵۳۷۱۶
-۰.۴۵۳۵۹۱
-۰.۴۵۳۷۷۷
-۰.۴۵۳۷۱۱
۱۷ B
۰.۶۹۶۸۲۴
۰.۶۹۶۷۱۹
۰.۶۹۶۷۴۷
۰.۶۹۷۱۵۴
۰.۶۹۷۲۳۰
۰.۶۹۶۹۴۳
۰.۶۹۷۲۲۰
۰.۶۹۷۰۰۵
۱۸ N
-۰.۷۵۳۲۹۵
-۰.۷۵۳۵۰۱
-۰.۷۵۳۴۴۸
-۰.۷۵۳۲۹۷
-۰.۷۵۳۲۷۳
-۰.۷۵۳۳۱۹
-۰.۷۵۳۴۵۳
-۰.۷۵۳۲۵۷
۱۹ B
۰.۷۹۸۰۶۴
۰.۷۹۸۷۸۹
۰.۷۹۸۴۳۸
۰.۷۹۷۳۳۰
۰.۷۹۷۲۶۲
.۷۹۸۳۷۵
۰.۷۹۸۰۲۳
۰.۷۹۷۴۳۳
۲۰ N
-۰.۸۰۷۱۸۵
-۰.۸۰۷۱۰۷
-۰.۸۰۶۹۰۲
-۰.۸۰۶۶۱۶
-۰.۸۰۶۷۲۱
-۰.۸۰۷۱۷۸
-۰.۸۰۶۸۹۰
-۰.۸۰۶۶۷۲
۲۱ B
۰.۸۲۹۲۰۲
۰.۸۲۸۷۵۰
۰.۸۲۸۶۵۸
۰.۸۲۸۷۱۱
۰.۸۲۸۸۲۵
.۸۲۸۶۵۸
۰.۸۲۸۷۵۸
۰.۸۲۸۷۶۷
۲۲ N
-۰.۷۹۸۰۲۸
-۰.۷۹۷۲۶۷
-۰.۷۹۷۱۷۲
-۰.۷۹۷۴۵۷
-۰.۷۹۷۶۱۹
-۰.۷۹۷۷۳۸
-۰.۷۹۷۳۸۳
-۰.۷۹۷۳۹۸
۲۳ B
۰.۷۹۷۷۶۶
۰.۷۹۷۵۴۸
۰.۷۹۷۴۶۶
۰.۷۹۸۱۲۲
۰.۷۹۸۴۱۰
۰.۷۹۸۷۷۶
۰.۷۹۷۷۸۴
۰.۷۹۷۹۳۱
۲۴ N
-۰.۸۰۶۴۶۴
-۰.۸۰۶۶۳۰
-۰.۸۰۶۵۲۶
-۰.۸۰۶۵۲۳
-۰.۸۰۶۶۲۷
-۰.۸۰۶۸۸۹
-۰.۸۰۶۴۳۲
-۰.۸۰۶۴۶۳
۲۵ B
۰.۶۹۶۴۶۷
۰.۶۹۷۲۳۳
۰.۶۹۷۰۲۳
۰.۶۹۶۶۲۱
۰.۶۹۶۷۰۹
۰.۶۹۷۳۸۵
۰.۶۹۷۰۹۴
۰.۶۹۶۶۲۱
۲۶ N
-۰.۷۵۳۲۸۸
-۰.۷۵۳۸۰۵
-۰.۷۵۳۷۴۲
-۰.۷۵۳۷۳۷
-۰.۷۵۳۸۰۵
-۰.۷۵۳۶۹۱
-۰.۷۵۳۸۳۸
-۰.۷۵۳۷۱۳
۲۷ B
۰.۵۰۳۴۴۹
۰.۵۰۳۴۳۸
۰.۵۰۳۴۰۸
۰.۵۰۳۳۴۲
۰.۵۰۳۳۳۰
۰.۵۰۳۱۹۸
۰.۵۰۳۴۷۴
۰.۵۰۳۳۸۵
۲۸ N
-۰.۴۵۳۶۳۱
-۰.۴۵۳۶۱۷
-۰.۴۵۳۶۱۶
– ۰.۴۵۳۷۰۲
-۰.۴۵۳۷۱۶
-۰.۴۵۳۵۹۱
-۰.۴۵۳۷۷۷
-۰.۴۵۳۷۱۱
۲۹ B
۰.۵۰۲۶۶۳
۰.۵۰۳۰۳۴
۰.۵۰۳۰۲۸
۰.۵۰۳۰۳۸
۰.۵۰۳۰۳۶
۰.۵۰۳۲۰۶
۰.۵۰۳۰۶۹
۰.۵۰۳۰۰۹
۳۰

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید