بررسی برهم کنش گاز خردل بر روی نانولوله های آلومینیوم ـ نیترید زیگزاگ (4،0)، (5،0) و (6،0)

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کرج، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج، گروه شیمی

2 تهران، دانشگاه پیام نور، گروه شیمی، صندوق پستی 3697 ـ 19315

چکیده

برای یافتن حسگرهای حساس مناسب برای مولکول خردل (MU) که یکی از عوامل تاول‌زا می ‌باشد، در این پژوهش رفتار جذب مولکول خردل بر روی سطح خارجی نانولوله‌ های آلومینیوم ـ نیترید زیگزاگ (4،0)، (5،0) و (6،0) با استفاده از روش نظریه‌ ی تابعی دانسیته(DFT) مورد مطالعه قرار گرفت. بهینه‌ سازی ساختاری در سطح نظری**311-6/LYP3B اجرا شد. فاصله ‌های تعادلی، انرژی جذب، گشتاور دوقطبی، انرژی بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده (HOMO) و پایین ‌ترین اوربیتال مولکولی اشباع نشده (LUMO) برای فرایند جذب مولکول خردل بر روی نانولوله ‌های آلومینیوم ـ نیترید زیگزاگ محاسبه شد. نتیجه‌ ها نشان داد که انرژی‌ های جذب به قطر نانولوله وجهت‌ گیری گاز خردل بر روی سطخ خارجی نانولوله‌ ها بستگی دارد. انرژی‌ های جذب و فاصله‌ ی تعادلی نشان می دهند که پیکربندی S40 (اتم گوگرد) از مولکول خردل بالای اتم آلومینیوم نانولوله‌ی آلومینیوم ـ نیترید (4،0) واقع شده است مناسب‌ تر است.  مقدارهای کاملاً کوچک انتقال الکترون (ΔN) و تأثیر اندک جذب مولکول خردل در نزدیکی تراز فرمی در نمودار دانسیته‌ ی حالت نانولوله‌ ی آلومینیوم ـ نیترید (4،0) نشان ‌دهنده مقدار انتقال الکترون ناچیز بین مولکول خردل و نانولوله ‌های آلومینیوم ـ نیترید می‌ باشد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1]  SidellF.R., Borak J.,Chemical Warfare Agents: II. Nerve Agents, Ann. Emerg. Med.,21(7): 865-871 (1992).
[2]    Newmark J.,Nerve Agents, Neurologist,13(1):20-32 (2007).
[3]  Russell A.J., Berberich J.A., Drevon G.F., Koepsel R.R., Biomaterials for Mediation of Chemical and Biological Warfare Agents, Annu. Rev. Biomed. Eng.,5: 1-27 (2003).
[4]    Somani S.M., "Chemical Warfare Agents", Academic Press, London, (1992).
[5]  Seto Y., Kanamori-Kataoka M., Tsuge K., Ohsawa I., Matsushita K., Sekiguchi H.,Itoi T., Iura K., Sano Y., Yamashiro S.,Sensing Technology for Chemical Warfare Agents and Its Evaluation Using Authentic Agents, Sens. Actuators B.,108(1-2): 193-197 (2005).
[7] Stewart C.E., Sullivan Jr. J.B., in: Sullivan Jr. J.B., Krieger G.R. (Eds.), "Hazardous Materials Toxicology e Clinical Principles of Environmental Health", Williamsand Wilkins, Baltimore, (1992).
[8] Bismuth C., Borron S.W., Baud F.J., Barriot P., Chemical Weapons: Documented Use and Compounds on the Horizon, Toxicol. Lett.,149(1-3):11-18(2004).
[9] Fischer. Schattkowsky K., Martina. ed (in German). Steinkopf, Georg Wilhelm, in: "Sächsische Biografie" (Online ed.). Institut für Sächsische Geschichte und Volkskunde(2004).
[10] McGill R.A., Nguyen V.K., Chung R., Shaffer R.E., DiLella D., Stepnowski J.L.,Mlsna T.E., Venezky D.L., Dominguez D.,The 'NRL-SAWRHINO': a Nose for Toxic Gases, Sens. Actuators B.,65: 10-13 (2000).
[11] Marenco A.J., "Electrochemical Detection of Chemical Warfare Agent Simulants", University of Saskatchewan, Thesis, (2009).
[12] Collins P.G., Bradley K., Ishigami M., Zettl A., Extreme Oxygen Sensitivity of Electronic Properties of  Carbon Nanotubes, Science, 287:1801-1804 (2000).
[13] Kim Y., Lee S., Choi H.H., Noh J.S., Lee W., Detection of a Nerve Agent Simulant Using Single-Walled Carbon Nanotube Networks: Dimethyl-Methyl- Phosphonate, Nanotechnology, 21: 495501(5pp) (2010).
[14] Wang Y.Y., Yang Z., Hou Z.Y., Xu D., Wei L.M., Kong ES W., Zhang Y.F., Flexible Gas Sensors with Assembled Carbon Nanotube Thin Films for DMMP Vapor Detection, Sensors and Actuators B.,150(2): 708–714 (2010).
[15] Wei C., Dai L., Roy A., Tolle T.B., Multifunctional Chemical Vapor Sensors of Aligned Carbon Nanotube and Polymer Composites, J. Am. Chem. Soc.,128(5):1412-1413 (2006).
[12] Horrillo M.C., Martí J., Matatagui D., Santos J.P., Sayago I., Gutiérrez J., Ivanov P., Gràcia I., Cané C., Martin-Fernandez I., Single-Walled Carbon Nanotube Microsensors for Nerve Agent Simulant Detection, Sensors and Actuators B: Chemical, 157(1):253-259 (2011).
[18] Cattanach K., Kulkarni R.D., Kozlov M., Manohar S.K., Flexible Carbon Nanotube Sensors for Nerve Agent Stimulants, Nanotechnology,17(16): 4123-4128 (2006).
[19] Wang F., Gu H., Swager T.M., Carbon Nanotube/Polythiophene Chemiresistive Sensors for Shemical Warfare Agents, J. Am. Chem. Soc.,130(16):5392-5393 (2008).
[20] Lee C.Y., Baik S., Zhang J.Q., Masel R.I., Strano M.S., Charge Transfer from Metallic Single-Walled Carbon Nanotube Sensor Arrays, J. Phys. Chem. B., 110(23):11055-11061 (2006).
[21] Joshi K.A., Tang J., Haddon R., Wang J., Chen W., Mulchandani A., A Disposable Diosensor for Organophosphorus Nerve Agents Based on Carbon Nanotubes Modified Thick Film Strip Electrode, Electroanalysis,17(1): 54-58 (2005).
[22] Ganji M.D., Tajbakhsh M., Laffafchy M., Nerve Agents Interacting with Single Wall Carbon Nanotubes: Density Functional Calculations, Solid State Sci.,12(9): (2010) 1547-1553.
[23] Ahmadian N., Ganji M.D., Laffafchy M., Theoretical Investigation of Nerve Agent DMMP Adsorption Onto Stonee Wales Defected Single-Walled Carbon Nanotube, Materials Chemistry and Physics, 135(2-3): (2012) 569-574.
[24] Schroten E., Goossens A., Schoonman J., Photo- and Electroreflectance of Cubic Boron Phosphide, J. Appl. Phys.,83(3):1660-1663(1998).
[25] Ferreira V.A., Leite Alves H.W.,Boron Phosphide as the Buffer-Layer for the Epitaxial III-Nitride Growth: A Theoretical Study, J. Cryst. Growth.,310(17):3973-3978 (2008).
[26] Wu Q., Hu, X Z.. Wang, Lu Y., Chen X., Xu H., Chen Y.,Synthesis and Characterization of Faceted Hexagonal. Aluminum Nitride Nanotubes, J. Am. Chem. Soc.,125(34):10176-10177(2003).
[27] Tang C., Bando Y., Yue C., Gu C., Xu F.F.G.,Fluoridation and Electrical Conductivity of BN Nanotubes, Am.Chem.Soc., 127(18): 6552-6553 (2005).
[29] Parr R.G., Szentpaly L., Liu S.,Electrophilicity Index, J. Am. Chem. Soc.,121(9):1922-1924 (1999).
[30] Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., et al., "Gaussian 98", Gaussian, Pittsburgh, Pa, USA, (1998).