بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی پلی تیوفن با استفاده از روش های آغازین و نظریه تابع چگالی : پایان نامه ارشد شیمی فیزیک
سری جدیدی از پایان نامه های رشته شیمی در گرایش های مختلف آن را برای دانلود کاربران و دانشجویان دانشکده های علوم پایه قرار میدهیم . پایان نامه حاضر با عنوان بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی پلی تیوفن با استفاده از روش های آغازین و نظریه تابع چگالی در گرایش شیمی فیزیک با فرمت ورد (قابل ویرایش) معرفی میگردد.
چکیده تحقیق بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی پلی تیوفن با استفاده از روش های آغازین و نظریه تابع چگالی:
امروزه پلیمرها با قابلیتهای فراوان و کاربرد گستردهای که دارند بسیاری از جنبه های زندگی ما را پوشش داده اند. يك دسته از اين مواد، پلیمرهای رسانا هستند. در دهه های اخیر تحقیقات وسیعی در کشف قابلیتهای جدید این پلیمرها، بهینه کردن خواص و کاربردهای نوین آنها صورت گرفته است. در این پایان نامه به پلیتیوفن که یکی از پلیمرهای رساناست توجه کرده ایم و اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی این پلیمر بررسی شده است. بررسی های خود را با استفاده از روشهای آغازین و نظریه تابعی چگالی انجام دادهایم. ساختار كليه مونومرها و اليگومرهاي مورد مطالعه توسط مجموعه پایه 6 -31G** بهينه گرديد.
نتایج محاسبات روی مونومرها نشان داده است که با اتصال آلکیل به تیوفن، طول پیوندها تغییر میکند اما با افزایش طول استخلاف آلکیل تغییری در هندسه مولکول ایجاد نمیشود. همچنین در اثر استخلاف تساوی بار در موقعیتهای α و ´α و همچنین β و ´β حلقه مونومر از بین میرود و چگالی بار در موقعیتهای نزدیک به استخلاف کاهش و در موقعیتهای دورتر افزایش مییابد. بررسی شکاف انرژی در مونومرها نشان داده است که با اتصال گروه آلکیل به تیوفن، شکاف انرژی کوچک میشود و با افزایش طول استخلاف این شکاف کوچکتر میشود اما برای آلکیلهای بزرگتر از پروپیل تغییر چندانی در شکاف انرژی به وجود نمیآید. لذا استخلافهای متیل، اتیل و پروپیل براي بررسي اليگومرها انتخاب شده اند. ما با مطالعاتی که روی ساختار الیگومرهای 3- آلکیل تیوفن انجام داده ایم، پیکربندی HT – HT را برای محاسبات اليگومرها انتخاب کردیم. محاسبات انجام گرفته روی الیگومرهای خنثی و رادیکال کاتیون نشان داد که الیگومرهای رادیکال کاتیون ویژگیهای بسیار بهتری دارند. سیستم مزدوج در آنها همگن است و پیچش ندارد که این لازمه رسانایی در یک پلیمر مزدوج است.
همچنین مطالعات روی شکاف انرژی نشان داد که با افزایش طول زنجیر اليگومر شکاف کوچکتر میشود. بررسي نتايج بدست آمده نشان ميدهد كه با وجود اختلافاتی که در روند شکاف انرژی در الیگومرهای کوچکتر ديده ميشود با بزرگتر شدن طول زنجير پليمري و سيستم مزدوج، این تفاوتها کمتر میشود و به نظر میرسد برای الیگومر هاي طويلتر نوع استخلاف آلكيل اثر چندانی بر شکاف انرژی ندارد. همچنین مطالعات روی پتانسیل یونش اليگومرهاي 3- آلكيل تيوفن نشان از کاهش پتانسیل یونش با افزایش طول زنجیر دارد.
کلمات کلیدی: پلیمرهای رسانا، آلکیلتیوفن، اثرات استخلاف ، روشهای آغازین، نظریه تابعی چگالی، خواص الكتروني
فهرست مطالب تحقیق بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری
فصل اول : مقدمه ………………………………….. 1
فصل دوم : پليمرهاي رسانا
2-1-تعريف …………………………………5
2-2-تاريخچه ……………………………………. 6
2-3-تقويت پليمرهاي رسانا …………………………… 8
2 -3-1- مفهوم تقویت ………………….. 9
2-3-3- تقویت شیمیایی ………………………….. 9
2-3-4- تقویت الکتروشیمیایی ………………………… 11
2-3-5- برگشت پذیری ………………………………………..11
2-4-روشهاي تهیه پلیمرهای رسانا…………………………….. 12
2-4-1- پلیمر شدن شیمیایی …………………… 12
2-4-2- پلیمر شدن الکتروشیمیایی …………………………..13
2-5 رسانایی پلیمرهای رسانا …………… 14
2-5-1- نظریه نوار ……………………………………….. 16
2-5-2- مکانیزم رسانایی پلیمرهای رسانا ………………… 19
2-6-كاربردها ………………………….20
2-6-1- باتریهای با قابلیت شارژ مجدد ………………………… 21
2-6-2- وسایل الکتروکرومیک …………………………………….. 21
2-6-3- کاربردهای پزشکی ………………………………………. 21
2-6-4-حسگرها ………………………… 21
2-6-5- الکترودهای پلیمری ……………………….. 21
2-6-6- انواع مواد هوشمند ………………… 22
2-7-معايب ومزايا ………………………………22
فصل سوم : پلي(آلکیلتيوفن)
3-1-تيوفن ………………………………………………………….24
3-2-پليتيوفن ………………………………………………………………25
3-3- پیکربندی پلی آلکیلتیوفنها ………………………………………….. 25
3-4-مكانيزم الكتروپليمر شدن ……………………………………….27
3-4-1- روش شیمیایی ……………………………………………..27
3-4-1-1- روش مککالو…………………………. 28
3-4-1-2- روش ریک………….28
3-4-1-3- روش پلیمر شدن اکسایشی …………………….. 29
3-4-2- روش الکتروشیمیایی ………………………………….30
3-4- 2- 1- مکانیزم الکتروپلیمر شدن …………………… 31
3- 4- 2- 2- اثر عوامل مختلف بر الکتروپلیمرشدن تیوفن ………………………………33
فصل چهارم: روشهای محاسباتی
4-1 –شیمی محاسباتی ……………… 36
4-2-روشهای آغازین …………. 37
تقریب بورن اوپنهایمر …………… 37
تقریب LCAO …………..38
تقریب هارتری – فاک ………… 38
روش میدان خود سازگار …………….. 38
برهمکنش آرایشی ………. 40
افزودن توابع قطبش پذیر ……… 49
افزودن توابع پخشی ……………….. 50
4–3 نظریه تابعی چگالی …………. 41
4-4-مجموعه پایه ………… 45
4-5- نرم افزارها …………. 50
4-5-1- هایپرکم …………… 51
4-5-2- گوسویو ……………. 51
4-5-3- گوسین ……………52
فصل پنجم : محاسبات و نتايج
5-1-بهينه سازي هندسه مولکولها ………….. 54
5-2-محاسبات مونومرها …………. 56
5-3- محاسبات الیگومرها ………… 60
5-3-1- محاسبات ساختاری………62
5-3-2- محاسبات چگالی بار الکتریکی و چگالی اسپین ……………69
5-3-3- محاسبات الکترونی ……………70
فصل ششم: بحث و نتیجه گیری
6-1- بررسی مونومرها ………… 74
6-2-بررسی الیگومرها ……………… 81
6-2-1- آنالیز ساختاری………………83
6-2-2- توزیع بار و چگالی اسپین………………….90
6-2-3- خواص الکترونی…………………93
آینده نگری ……………. 99
منابع …………………..101
فهرست شکلها
(2-1) الف: سيس-پلياستيلن، ب: ترانس- پلياستيلن …………………..7
(2-2) اثر غلظت تقويت کننده بر رسانایی پلیمر …………….11
(2-3) مقايسه رسانايي مواد مختلف ………………………….15
(2-4)رسانايي پليمرهاي رساناي مختلف با مس مقايسه شده است ……….. 16
(2-5) نوارهاي انرژي در رساناها، نيمهرساناها و نارساناها …………… 17
(2-6) تغييرات زنجير پليمر در اثر تقويت ……………18
(2-7) در اثر تقويت شكاف نواري باريكتر ميشود ……………………19
(2-8) ايجاد نوارهاي حد واسط در شكاف نواري پليمرها …………… 20
(3-1) انواع دیمرهای احتمالی ……………….. 26
(3-2) انواع آرایش تریمرها در تشکیل تری(آلکیلتیوفن)……………………. 26
(3-3) مکانیزم تولید پلی(آلکیلتیوفن)………………….28
(3-4) مکانیزم تولید پلی(آلکیلتیوفن) …………………29
(3-5)مکانیزم روش پلیمر شدن اکسایشی در تولید پلی(آلکیلتیوفن) ………………….. 30
(5-1) نمایش و نامگذاری ایزومرهای 3- بوتیلتیوفن ……………………..54
(5-2) نمایش نامگذاری 3-آلکیلتیوفن …………………..56
(5-3) نامگذاری شده هگزا آلکیلتیوفن ……………..62
(5-4) نامگذاری پیوندهای تریمر 3-آلکیلتیوفن……………………67
(6-1) نمایش طول پیوندهای استخلاف حلقه (R48) در مونومرهای3- آلکیلتیوفن در سطحB3LYP/6-31G**
(6-2) نمایش تغییرات بار الکتریکی در موقعیت اتم (´α) C3 و اتم (α) C2 رادیکال کاتیون مونومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G**.
(6-3) نمایش شکاف نواری مونومرهای 3-آلکیل تیوفن در سطح HF/6-31G**…………………………78
(6-4) نمایش تغییرات پتانسیل یونش مونومرهای 3-آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G**…79
(6-5) ساختار تریمر 3 – متیل تیوفن (الف) رادیکال کاتیون (ب) الیگومر خنثی………….81
(6-6) اندازه طول پیوندهای مزدوج در دیمرهای تیوفن، 3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن و 3- پروپیلتیوفن………………84
(6-7) اندازه طول پیوندهای مزدوج در تریمرهای تیوفن ، 3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن، و 3- پروپیلتیوفن…………85
(6-8) اندازه طول پیوندهای مزدوج در تترامرهای تیوفن، 3- متیلتیوفن،3 – اتیلتیوفن، و 3- پروپیلتیوفن…………86
(6-9) اندازه طول پیوندهای مزدوج در پنتامرهای تیوفن ،3- متیلتیوفن، 3 – اتیلتیوفن و 3 – پروپیلتیوفن…………87
(6-10 ) اندازه طول پیوندهای مزدوج در هگزامرهای تیوفن ، 3- متیلتیوفن،3 – اتیلتیوفن و 3 – پروپیلتیوفن………….89
(6- 11) نمایش تغییرات بار الکتریکی اتم C1 بر اساس افزایش طول زنجیر در الیگومرهای3 – آلکیل تیوفن
(6-12) نمایش تغییرات شکاف نواری الیگومرها برحسب افزایش طول زنجیر الیگومر در سطح B3LYP/6-31G**
(6-13) نمایش تغییرات IP الیگومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G** ……………..98
فهرست جداول
(4-1) نام، نوع و مخفف تعدادی از روشهای نظریه تابعی چگالی……………..45
(5-1) مقایسه خواص ایزومرهای بوتیلتیوفن………….55
(5-2) مقایسه خواص ایزومرهای بوتیلتیوفن …………55
(5-3) برخی از پارامترهای ساختاری مونومرها در سطحB3LYP/6-31G** ……………………………….. 57
جدول 5-4- بار الکتربکی (چگالی اسپین) 3- آلکیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**. ……….. 58
(5-5) انرژیهای اوربیتالی و شکاف نواری در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………………… 59
(5-6) محاسبه انرژی الکترونی 3- آلکیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………..60
(5-7) محاسبه انرژیهای الکترونی سه ساختار متفاوت دیمرهای 3- متیلتیوفن……………………………61
(5- 8) انرژیهای الکترونی دو ساختار متفاوت تریمرهای- آلکیلتیوفن……………………………………………61
(5-9) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگوتیوفنها در سطحB3LYP/6-31G**………………..63
(5-10) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**
(5-12) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …..65
(5-13) مقادیر طول پیوندهای سیستم مزدوج الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ..66
(5-14) مقادیر زوایای دووجهی در الیگوتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** ………………………………….67
(5-15) مقادیر زوایای دووجهی در الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31**…………………………68
(5-16) مقادیر زوایای دووجهی در الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** …………………………..68
(5-16) مقادیر زوایای دووجهی در الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31** ………………………68
(5-17)مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو تیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ………………69
(5-18) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو متیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …….69
(5-19) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو اتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ………70
(5-20) مقادیر بار الکتریکی (چگالی اسپین) الیگو پروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…..70
(5-21) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو تیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………………71
(5-22) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو متیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** ……………………71
(5-23) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو اتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …………………….71
(5-24) انرژی اوربیتالهای پیشانی الیگو پروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**………………….72
(5-25) انرژی الکترونی الیگوتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…………………………………………………72
(5-26) انرژی الکترونی الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…………………………………………72
(5-27) انرژی الکترونی الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G** …………………………………………73
(5-28) انرژی الکترونی الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**……………………………………….73
(6-1) مقایسه شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای مونومرهای 3- آلکیلتیوفن در سطح B3LYP/6-31G
(6-2) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگوتیوفنها در سطحB3LYP/6-31G**
(6-3) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگومتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…
(6-4) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگواتیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**…….
(6-5) شکاف نواری و پتانسیل یونش محاسبه شده برای الیگوپروپیلتیوفنها در سطح B3LYP/6-31G**
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل مورد بررسی قرار گیرد. دیجی لود متعهد میشود که هر طور شده فایل خریداری شده ، به دست شما خواهد رسید.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها