ه این سیستم ها در ایران با مشکلاتی همراه است و همچنین تهیه این سیستم ها نیازمند صرف هزینه زیادی است، یکی از بهترین و ارزان ترین روش ها برای رسیدن به این قدرت، در مقایسه با ابر رایانه ها، ایجاد شبکه ای از رایانه های خانگی است [۵۹].
گوسین نرم افزاری است که انواع محاسبات اوربیتال مولکولی ab initio و نیمه تجربی را انجام می دهد. این برنامه قادر به پیش بینی بسیاری از خواص مولکول ها و واکنش ها است که از جمله می توان به موارد ساختار و انرژی مولکول، ساختار و انرژی حالت گذار و … اشاره کرد. محاسبات در فاز گازی یا محلول انجام می شود. روش های در دسترس گوسین شامل HF، MP2، MP3، GVB، روش های DFT و مکانیک مولکولی … است.
۳-۸) HOMO56 -57LUMO
HOMO-LUMO به ترتیب کلمات اختصاری برای بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده و پایین ترین اوربیتال مولکولی اشغال نشده هستند. اختلاف انرژی بین LUMO-HOMO، شکاف بین HOMO-LUMO نامیده می شود. HOMO-LUMO گاهی اوقات به عنوان اوربیتال مرزی۵۸ ارجاع داده می شوند [۶۳]. به طور تقریبی، سطح HOMO مربوط به نیمه هادی های آلی است که باند ظرفیتی است که به نیمه هادی های معدنی و نقاط کوانتومی مربوط می شود. قیاس مشترکی نیز بین سطح LUMO و باند هدایت وجود دارد.
در حیطه پیوند ظرفیتی، ساختار از طریق اثرات استخلافی با واکنش پذیری در ارتباط است. اثرات رزونانسی و قطبی بر توزیع الکترون و پایداری واکنش دهنده ها، حالت های گذار و واسطه ها دارند، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نظریه اوربیتال مولکولی (MO)59، واکنش پذیری به انرژی نسبی و شکل اوربیتال های دخیل در تبدیل واکنش دهنده ها به محصولات ربط داده می شود. واکنش هایی که می توانند از طریق واسطه ها و حالت های گذار با پایداری کمتر رخ دهند، مطلوب تر بوده و سریع تر پیش می روند.
توصیف کیفی واکنش در حیطه MO باید با درک اساسی از MOهای سیستم های واکنش دهنده آغاز شود. برای به کار بردن این ایده ها برای سیستم های جدید باید بتوانیم درک کنیم تغییر در ساختار چه تأثیری برMOها دارد. یک روش برای این مسأله، نظریه اختلال اوربیتال مولکولی یا PMO60 است [۶۴]. در این روش، یک سیستم مورد مطالعه با سیستم دیگری مقایسه می شود که الگوی MO برای آن شناخته شده است و مشخصات MO سیستم جدید با تحلیل چگونگی تأثیرگذاری تغییر ساختاری بر الگوی MO استنباط می شود. این نوع تغییرات که می توان شیوه های کیفی آن ها را مورد بررسی قرار داد، عبارتند از جایگزینی اتم ها با عناصر دیگر با تغییر حاصل در الکترونگاتیوی و تغییر اتصال که الگوی همپوشانی مستقیم اوربیتال ها را تغییر می دهند. ایده بنیادی در نظریه PMO آن است که تغییرات حاصل در انرژی های MO نسبتاً کوچک بوده می توان آن ها را به عنوان تنظیماتی روی سیستم MO اولیه در نظر گرفت. یک جنبه دیگر کاربرد کیفی نظریه MO تحلیل برهمکنش اوربیتال ها در مولکول های در حال واکنش است. با نزدیک شدن مولکول ها به یکدیگر و پیش رفتن واکنش، یک اختلال دو طرفه روی اوربیتال ها رخ می دهد. این فرآیند آنقدر ادامه می یابد که واکنش کامل شود و محصول جدید (یا واسطه در واکنش چند مرحله ای) تشکیل شود. نظریه MPO مفهوم کنترل اوربیتال مرزی را نیز در بر می گیرد. طبق این مفهوم، مهم ترین برهمکنش ها میان یک جفت اوربیتال خاص خواهد بود [۶۵]. این اوربیتال ها بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده از یک واکنش دهنده (HOMO) و پایین ترین اوربیتال مولکولی اشغال نشده از واکنش دهنده (LUMO) دیگرند. اساس توجه فراوان به این دو اوربیتال آن است که در میان اوربیتال های برهمکنش کننده دارای نزدیک ترین انرژی به یکدیگرند. یک پذیرنده اصلی در نظریه MPO آن است که برهمکنش های اولیه قوی، پیشرفت واکنش را به طرف کامل شدن هدایت می کنند.
۳-۸-۱) قطبش پذیری – سختی و نرمی
میان قطبش پذیری و حجم اتم یک ارتباط ریاضی وجود دارد و قطبش با شکاف بین HOMO-LUMO نیز ارتباط دارد [۶۶]. برای قطبش پذیری معیارهای عددی تعریف شده است. سختی، ? ، به صورت معادله زیر تعریف می شود.
معادله (۲-۲) :
که I پتانسیل یونش و A الکترونخواهی است. نرمی، ?، مخالف سختی است و به صورت عددی زیر تعریف می شود.
معادله(۲-۳) :
این دو خاصیت ارتباط نزدیکی با HOMO و LUMOی مولکول ها و یون ها دارند. هرچه شکاف انرژی میان HOMO-LUMO بیشتر باشد، سختی بیشتر می شود. به لحاظ عددی، سختی تقریباً برابر با نصف شکاف انرژی به صورت تعریف شده در بالاست. به طور کلی، واکنش شیمیایی با کاهش انرژی LUMO و افزایش انرژی HOMO بالا می رود. به عبارت دیگر، واکنش پذیری گونه های شیمیایی نرم تر، یعنی گونه های با شکاف LUMO-HOMO کوچکتر از واکنش پذیری گونه های سخت تر بیشتر است.
فصل چهارم
بحث و نتیجه گیری
۴-۱) روش انجام کار
جهت پیدا کردن دقیق ساختارهای پایه در یک مولکول انجام محاسبات بهینه سازی ساختار ضروری است. زیرا تغییر ساختار در یک مولکول موجب، تغییراتی در انرژی و خواص مولکولی نیز می شود. در شیمی محاسباتی تابع موج و انرژی برای ساختار آغازین محاسبه شده و سپس عملیات بهینه سازی تا دسترسی به یک ساختار جدید با انرژی کمتر پیش می رود و این عمل آن قدر تکرار می شود تا به ساختاری با کمترین انرژی نسبت به حالت اولیه برسد. در این تحقیق ابتدا نانولوله های زیگزاگ بورنیترید (۸,۰)، بورفسفر(۷,۰)، نانولوله صندلی کربنی (۵,۵) و نانولوله صندلی (۵,۵) با ناخالصی آلومینیوم همچنین مولکول های دارویی ۵-آمینولوولینیک اسید۶۱ و گلیسین۶۲ با نرم افزارهای Gaussview وNanotube Modeler ترسیم شده و سپس ساختار آنها با استفاده از نرم افزار گوسین ۰۹ و روش DFT بر پایه B3LYP 6-31G(d) بهینه و انرژی آن ها محاسبه شد. سپس مولکول دارویی ۵-آمینولوولینیک اسید از چند جهت مختلف به سطح نانولوله بورنیترید (۸,۰)، نانولوله کربنی (۵,۵) و نانولوله کربنی (۵,۵) با ناخالصی آلومینیوم نزدیک شد. همچنین مولکول گلیسین یک بار در انتها و بار دیگر در نزدیک سطح نانولوله بورنیترید (۸,۰) قرار داده شد و سپس ساختار های فوق با استفاده از نرم افزار گوسین ۰۹ و متد DFT با سری پایه B3LYP 6-31G(d) بهینه شدند. سپس طول پیوندها، زوایای پیوندی، بارهای اتمی، ممان دوقطبی، انرژی های پیوند، شکاف بین LUMO-HOMO، پتانسیل یونش، سختی، نرمی، الکترون خواهی و پتانسیل شیمیایی مولکول های دارویی قبل و بعد از قرار گرفتن بر روی نانولوله های مورد مطالعه، بررسی و اندازه گیری شدند که نتایج حاصل در این فصل گزارش شده اند.
در ابتدای این فصل ساختارهای (a)- (h) در جدول ۴-۱ معرفی شده اند.
۵-Aminolevulinic acid
AVA
BNNT(8,0) and 5AVA NH2
(a)
BPNT(7,0) and 5AVA CO
(b)
CNT(5,5) and 5AVA OH
(c)
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA CO
(d)
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA OH
(e)
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA NH2
(f)
Glycine
GLY
BNNT(8,0) and GLY(end)
(g)
BNNT(8,0) and GLY(surface)
(h)
ساختار بهینه شده مولکول های ۵-آمینولوولینیک اسید و گلیسین و نانولوله های کربنی مطالعه شده با روش B3LYP و سری پایه ۶-۳۱G(d) در شکل۴-۱ و همچنین ساختارهای بهینه شده نانولوله ها بعد از اضافه شدن مولکول های ۵-آمینولوولینیک اسید و گلیسین بر روی آنها در شکل ۴-۲ ارائه شده اند.
۴-۲) انرژی اتصال
یک واکنش زمانی از نظر انرژی انجام پذیر تلقی می شود که بر اثر انجام آن انرژی سیستم کمتر شود. به عبارت دیگر سیستم پایدارتر شود. شکاف انرژی با معادله (۴-۱) محاسبه می شود.
معادله (۴-۱): ECNT + Emolecule ) ( – Eproduct = Ebinding
مقادیر محاسبه شده در جداول (۴-۲) و (۴-۳) نشان داده شده است.
Ebinding
(Kcal/mol)
انرژی
(Kcal/mol)
انرژی
(Hartree/Particl)
ساختارها
_
-۲۹۸۹۲۶٫۳۱۱
-۴۷۶٫۳۶۹
۵-Aminolevulinic acid
_
-۱۶۸۱۴۴۵٫۰۴۸
-۲۶۷۹٫۵۵۱
CNT(5,5)
_
-۲۴۰۷۱۰۷٫۰۲۵
-۳۸۳۵٫۹۶۶
BNNT(8,0)
_
-۹۶۵۷۵۱۲٫۵۶
-۱۵۳۹۰٫۲۱۳
BPNT(7,0)
_
-۱۸۰۹۵۸۸٫۲۳۸
-۲۸۸۳٫۷۶۰
CNT(5,5)- doped Al
-۹٫۴۱۳
-۲۷۰۶۰۴۲٫۷۴۹
-۴۳۱۲٫۳۵۰
BNNT(8,0) and 5AVA NH2(a)
-۳٫۱۳۷
-۹۹۵۶۴۴۲٫۰۰۸
-۱۱۵۸۶۶٫۵۸۷
BPNT(7,0) and 5AVA(b)
-۴٫۳۹۳
-۱۹۸۰۳۷۵٫۷۵۲
-۳۱۵۵٫۹۲۷
CNT(5,5) and 5AVA OH(c)
-۳۲٫۰۰۳
-۲۱۰۸۵۴۶٫۵۵۲
-۳۳۶۰٫۱۸۰
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA CO(d)
-۲۳٫۸۴۵
-۲۱۰۸۵۳۸٫۳۹۴
-۳۳۶۰٫۱۶۷
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA OH(e)
-۳۷٫۰۲۳
-۲۱۰۸۵۵۱٫۵۷۲
-۳۳۶۰٫۱۸۸
CNT(5,5)- doped Al and 5AVA NH2(f)
Ebinding
(Kcal/mol)
انرژی
(Kcal/mol)
انرژی
(Hartree/Particl)
ساختارها
_
-۱۷۸۴۷۶٫۳۹۴
-۲۸۴٫۴۲۰
Glycine
_
-۲۴۰۷۱۰۷٫۰۲۵
-۳۸۳۵٫۹۶۶
BNNT(8,0)
۸۰۰۴۲۹٫۷۹۳
-۱۷۸۵۱۵۳٫۶۲۶
-۲۸۴۴٫۸۲۱
BNNT(8,0) and GLY(end)(g)
۸۰۰۴۳۷٫۹۵۱
-۱۷۸۵۱۴۵٫۴۶۸
-۲۸۴۴٫۸۰۸
BNNT(8,0) and GLY(surface)(h)
در این تحقیق سه نانولوله بورنیترید(۸,۰)، بورفسفر(۷,۰) و نانولوله کربنی(۵,۵) مورد مطالعه قرار گرفتند. مقدار انرژی محاسبه شده سه ساختار(a)، (b) و (c) نشان می دهند که ساختار (b) دارای کمترین انرژی و پایدارترین ساختار است. در صورتی که مقادیر مربوط به شکاف انرژی (Ebinding) بیانگر این امر است که بیشترین جذب یا برهمکنش مولکول ۵-آمینولوولینیک اسید بر روی سطح نانولوله مربوط به ساختار(a) است. همچنین محاسبات نشان می دهند که اگر یک اتم کربن در نانولوله کربنی (۵,۵) توسط یک اتم Al جایگزین شود، انرژی بدست آمده منفی تر می شود این مشاهده دلالت بر این امر دارد که جایگزینی اتم Al سطح انرژی ساختار نانولوله کربنی را کاهش و آن را پایدارتر می کند. علاوه بر این مشاهده شد که میزان برهمکنش مولکول ۵-آمینولوولینیک اسید بر روی نانولوله کربنی(۵,۵) دارای اتم Al نسبت به نانولوله کربنی خالص بیشتر است. در ادامه این تحقیق برهمکنش مولکول ۵-آمینولوولینیک اسید از جهت های مختلف مولکول یعنی از سمت CO(ساختارd)، OH (ساختارe) و NH2 (ساختارf) بر روی سطح نانولوله کربنی(۵,۵) دارای اتم Al مورد بررسی قرار گرفت که محاسبات انرژی نشان می دهند، منفی ترین انرژی مربوط به ساختار (e) می باشد در صورتی که مقدار شکاف انرژی بیانگر این امر است که میزان برهمکنش مولکول از سمت NH2 بیشتر است.
همچنین محاسبات نشان می دهند که میزان برهمکنش آمینواسید گلیسین کمتر از برهمکنش داروی ضد سرطان ۵-آمینولوولینیک اسید با سطح نانولوله بورنیترید است.
(f)
(e)
(d)
(c)
(b)
(a)
AVA
طو

  پایان نامه با کلید واژه هایصحت معامله، مدلول عقد، نفقه
دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید