نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی ویژگی‌‌های آروماتیسیته نانوبلورهای Si24H12 و Si26H12 در چارچوب نظریه تابعی چگالی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
هادی بهزادی
زهرا خلیل نیا
گروه شیمی فیزیک، دانشکده شیمی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران
چکیده
نانوبلورهای سیلیکونی Si24H12و Si26H12به لحاظ شکل هندسی، پایداری، ساختار الکترونی و طیف جذبی با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتیجه­ ها نشان داده که نانوبلور Si26H12 به میزان eV 14/9 پایدارتر از نانوبلور Si24H12 است که این پایداری مربوط به عدم استقرار الکترون و رفتار آروماتیکی نانوبلور پیشنهادی Si26H12 است. برای بررسی خصلت آروماتیسیته نانوبلور از شاخص هایی چون NICS,PDIو PLR استفاده شد. نتیجه­ های به ­دست آمده از این شاخص ­ها نشان می دهد که نانوبلور Si26H12 دارای خصلت آروماتیسیتهبیش ­تر از مولکول بنزن است. طیف جذبی این ساختار نیز نتیجه­ های جالبی از ویژگی­های نوری تازه­ای را نشان داد. این مطالعهجزئیاتی برای امکان سنتز نانو ساختارهای بیش کئوردینه سیلیکون را مطرح می کند.
کلیدواژه‌ها
سیلیکون
نظریه تابعی چگالی
آروماتیسیته
نانوبلور
خواص نوری

موضوعات

[1] Feixas F., Matito E., Poater J., Sola M., Quantifying Aromaticity with Electron Delocalisation Measures, Chem. Soc. Rev., 44: 6434-6451 (2015).
[2] Schleyer P.von R., Jiao H., What is Aromaticity? Pure Appl. Chem., 68: 209-218 (1996).
[3] Szwacki N. Gonzalez, Weber V., Tymczak C.J., Aromatic Borozene, Nanoscale Res. Lett., 4:1085–1089 (2009).
[4] Iyer S.S., Xie Y.H., Light Emission from Silicon, Science, 260: 40–46(1993).
[5] Canham L.T., Silicon Quantum Wire Array Fabrication by Electrochemical and Chemical Dissolution of Wafers, Appl. Phys. Lett., 57: 1046-1048 (1990).
[6] Cullis A.G., Canham L.T., Visible Light Emission Due to Quantum Size Effects in Highly Porous Crystalline Silicon, Nature, 335: 335–338 (1991).
[7] Wilson W.L., Szajowski P.F., Brus L.E., Quantum Confinement in Size-Selected, Surface-Oxidized Silicon Nanocrystals, Science, 262: 1242–1244 (1993).
[8] Lu Z.H., Lockwood D.J., Baribeau J.-M.,Quantum Confinement and Light Emission in SiO2/Si Superlattices, Nature, 378:258–260(1995).
[9] Mangolini L., Thimsen E., Kortshagen U., High-Yield Plasma Synthesis of Luminescent Silicon Nanocrystals, Nano Lett., 5: 655–659(2005).
[10] DeSantis C.J., Sue A.C., Radmilovic A., Liu H., Losovyj Y.B., Skrabalak S.E., Shaping
the Synthesis and Assembly of Symmetrically Stellated au/pd Nanocrystals with Aromatic Additives., Nano Letters, 14(7): 4145-4150(2014).
[11] Vach H., Electron-Deficiency Aromaticity in Silicon Nanoclusters, J. Chem. Theory Comput.,8: 2088-2094 (2012).
[12] Sergio Manzetti, Tian Lu,   Hadi Behzadi,   Mehdi D. Estrafili, Ha-Linh Thi Le, Holger Vach, Intriguing Properties of Unusual Silicon Nanocrystals, RSC Adv., 5: 78192-78208 (2015).
[13] Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria H.B., Robb M.A., Cheeseman J.R., Zakrzewski V.G., Montgomery J.A., Stratmann R. E., Burant J. C., Dapprich S., Millam J. M., Daniels A. D., Kudin K. N., Strain M. C., Farkas O., Tomasi J., Barone V., Cossi M., Cammi R., Mennucci C., Pomelli C., Adamo C., Clifford S., Ochterski J., Petersson G. A., Ayala P. Y., Cui Q., Morokuma K., Malick D. K., Rabuck A. D., K. Raghavachari, Foresman J. B., Cioslowski J., Ortiz J. V., Baboul A. G., Stefanov B. B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Gomperts R., Martin R. L., Fox D. J., Keith T., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Gonzalez C., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson B., Chen W., Wong M. W., Andres J. L., Gonzalez J., Head-Gordon M., Replogle E. S., Pople J. A., Gaussian 03, (2003).
[14] Lee C., Yang W., Parr R. G., Development of the Colle– Salvetti Correlation Energy Formula into a Functional of the Electron Density, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 37: 785–789 (1988).
[15] Krishnan R., Binkley J. S., Seeger R., Pople J. A., Self- Consistent Molecular Orbital Methods. Xx. A Basis Set for Correlated Wave Functions, J. Chem. Phys., 72: 650–654 (1980).
[16] Yang W.H., Lu W.C., Ho K.M., Wang C.Z., Hybrid Silicon–Carbon Nanostructures for Broadband Optical Absorption, RSC Advances., 7(13): 8070-8076(2017).
[17] Voityuk A.A., Solà M., Photoinduced Charge Separation in the Carbon Nano-Onion C60@ C240., The Journal of Physical Chemistry, 120(29): 5798-804(2016).
[18] Mayer I., Charge, Bond Order and Valence in the Ab Initio Scf Theory, Chem. Phys. Lett., 97: 270-274 (1983).
[19] Lu T., Chen F., Multiwfn: A Multifunctional Wavefunction Analyzer, J. Comput. Chem., 33: 580–592 (2012).
[20] Foroutan-Nejad C., Shahbazian S., Feixas F., P. Rashidi-Ranjbar, Sola M., A Dissected Ring Current Model for Assessing Magnetic Aromaticity: A General Approach for both Organic and Inorganic Rings, J. Comput. Chem., 32: 2422-2431 (2011).
[21] Lazzeretti P., “Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy”, Edited by Emsley J.W., Sutcliffe L.H., (Elsevier, Amsterdam,), Vol. 36, pp. 1–88 (2000).
[22] Fallah-Bagher-Shaidaei, Hossein, Chaitanya S. Wannere, Clémence Corminboeuf, Ralph Puchta, Paul V.R. Schleyer. "Which NICS aromaticity Index for Planar π Rings is best?." Organic Letters, 8: 863-866 (2006).
[23] J. Poater, X. Fradera, M. Duran and M. Sola, The Delocalization Index as an Electronic Aromaticity Criterion: Application to a Series of Planar Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, Chem.–Eur. J., 9: 400–406(2003).
[24] Nick Sablon, wza Frank De Proft, wa Miquel Sola` b, Paul Geerlingsw ,The Linear Response Kernel of Conceptual DFT as a Measure of Aromaticity, Phys. Chem.Chem. Phys., 14: 3960–3967(2012).
[25] Behzadi H., Zahra khalilnia, Aromatic-Like Behavior of Germanium Nanocrystals, RSC Adv., 6: 47434-47442 (2015).
[26] Vach H., Ultrastable Silicon Nanocrystals due to Electron Delocalization, Nano Lett., 11: 5477-5481 (2011).