عنوان پایان‌نامه
بررسی خواص دینامیکی مولکولهای ایندوهدرال (H۲O@C۶۰ , NH۳@C۶۰ , H۲S@C۶۰ ) از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- شیمی فیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6289;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75494;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6289;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75494
- تاریخ دفاع
- ۰۱ مهر ۱۳۹۴
- دانشجو
- احسان جلالی بهرام
- استاد راهنما
- حسن به نژاد
- چکیده
- در پژوهش حاضر برای بررسی ضرایب نفوذ فولرنهای ایندوهدرال در درون بالک آب از شبیهسازی دینامیک مولکولی با میدان نیروی کلاسیک استفاده شد. بدین منظور مولکولهای ایندوهدرال H2O@C60,H2S@C60,NH3@C60 و نیز مولکول C60 انتخاب شده و در محیطی آبی مورد بررسی قرار گرفتند. در ابتدا میزان تاثیر دما بر روی هر کدام از این سیستمها از لحاظ مقدار ضرایب نفوذ بررسی شد. شبیهسازیها در این بخش در محدوده دمایی 280 تا 360 کلوین انجام شد و مشاهده شد که با افزایش دما مقدار ضرایب نفوذ با شیبهای متفاوت در هر سیستم تغییر میکند. برای بررسی اثر قرار گرفتن هر کدام از مولکولهای آب، آمونیاک و هیدروژن سولفید در درون فضای خالی C60 ضرایب نفوذ فولرنهای ایندوهدرال مذکور در دمای K 280 با هم مقایسه شد و مشاهده شد که علاوه بر اثر مقدار ممان دوقطبی کل سیستمهای ایندوهدرال، برهمکنشهای واندروالسی نیز تاثیر بسزایی در ضزایب نفوذ دارند و نمیتوان صرفاً با افزایش ممان دوقطبی القایی حاصل از مولکولهای درون فولرن درباره افزایش ضرایب نفوذ آنها پیشبینی به عمل آورد. همچنین از توابع توزیع شعاعی برای بررسی اثر این مولکولهای ایندوهدرال بر ساختار آب تودهای اطراف آنها استفاده شد. برای بررسی اثر دمایی بر روی ساختار توده آب حاوی هرکدام از سیستمها شبیهسازی در محدوده دمایی 280 تا 360 کلوین انجام شد و مشاهدات حاکی از اثرات کوچکی بر روی مقدار همگنی لایههای مختلف آب در اطراف این مولکولها بود و در مکان نسبی لایههای توده آب نسبت به این مولکولها در دماهای مختلف تغییری ایجاد نشد اما با مقایسه ساختار توده آب اطراف هر کدام از این مولکولهای مشاهده شد که با کاهش ضرایب نفوذ توده آب به طور کلی به مولکول مورد نظر نزدیکتر میشود و همچنین با بررسی توابع توزیع مولکولهای آب، آمونیاک و هیدروژن سولفید نسبت به اتمکربن محدوده حرکتی متفاوت آنها در درون فضای C60 مشاهده شد و بدین صورت نتیجهگیری شد که به دلیل قرار گرفتن توده آب در اطراف مولکولهای ایندوهدرال، مولکولهای درونی محدوده وسیعتری را نسبت به حالتی که بدون توده آب بررسی شدهاند، برای حرکت انتخاب میکنند.
- Abstract
- In this study, molecular dynamics simulation was used to study diffusion coefficients endohedral fullerenes by classical force fields. For this purpose, endohedral molecules H2O@ C60, H2S@C60, NH3@C60 and C60 were selected and investigated in an aqueous environment. At first, the effect of temperature on each of these systems in terms of the amount of diffiusion coefficient was studied. The simulation processes in this section were performed in the temperature range of 280-360 K. It was observed with increasing the temperature, the diffusion coefficients were changed with different slopes in each system. For the effects of encapsulating of the molecules (water, ammonia and hydrogen sulfide) in the empty space of C60 at 280 K, the diffusion coefficient of endohedral fullerenes was compared and found that the effect of the total dipole moment of endohedral fullerenes has a significant impact on diffusion coefficient. Additionally the van der Waals interaction has the same effect. Thus it is not possible to predict increasing the diffusion coefficients by increasing induced dipole moment. Also to study the effect of the endohedral molecules on the structure of bulk molecules of water around them, the radial distribution functions were used in the simulation. To evaluate the effect of temperature on bulk water structure the simulation was performed in the temperature range of 280 to 300 K. The observation shows a little effect on homogeneity of the different layers of water molecules around it. At different temperatures there was no difference in the relative place of layers of bulk water rather than the endohedral molecules.After the comparison of bulk structure of water around any molecules with each other, it was observed that with decreasing trend of diffusion coefficients, the bulk water is closed to that endohedral molecule. Moreover with investigating the RDF of H2O, H2S and NH3 molecules rather than C60 surface the different range of motion was observed so we found that these inner molecules choose to move more extendedly because of existing the bulk water around the endohedral molecules.Keywords: Molecular Dynamics Simulation, Classical Force Field, Diffusion Coefficients, Fullerenes, Endohedral Fullerenes
