فهرست

مطالعه خواص هندسی،پایداری و الکترونی هتروفولرن های SiH20-mXm X N,P,As, m1,2,5,10,20 با استفاده از نظریه تابعیت چگالی

نشریه: سال چهارم-شماره ۱-بهار ۱۳۹۶ - مقاله 4   صفحات :  27 تا 37



کد مقاله:
nm-252

مولفین:
زهرا یحیائی : دانشگاه خوارزمی - دانشگاه خوارزمی
هادی بهزادی


چکیده مقاله:

محاسبات نظریه تابعی چگالی برای بررسی خواص هندسی، پایداری و الکترونی هتروفولرن هایSiH20-mXm که با جای گذاری واحد SiH از فولرن Si20H20 با اتم عناصر نیتروژن، فسفر و آرسنیک حاصل می شوند، مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات فرکانس ارتعاشی نشان می دهد که همه ی ساختارها در مینیمم های موضعی انرژی قرار دارند. هتروفولرن های نیتروژنی SiH15N5b و SiH10N10c با انرژی پیوندی محاسبه شده معادل3.61 eV و3.77 eV نسبت به فولرن اولیه و دیگر هتروفولرن های مورد بررسی پایدارترند. آلاییدن فولرن سیلیکونی Si20H20 با اتم های نیتروژن، فسفر و آرسنیک موجب کاهش گپ انرژی HOMO-HUMO می شود که می تواند برای بهبود خواص نوری آن ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین نتایج انرژی های یونیزاسیون و الکترونخواهی هتروفولرن های مطالعه شده رفتار متفاوتی را برای هتروفولرن های نیتروژنی در مقایسه با هتروفولرن های فسفری و آرسنیکی نشان می دهند.


Article's English abstract:

Density functional theory DFT calculations were applied to investigate geometry, stability and electronic properties of heterofullerene SiH20-mXm, where SiH units of Si20H20 are replaced by nitrogen N, phosphor P and arsenic As atoms. Vibrational frequency calculations show that all the structures are true minima. The nitrogen doped heterofullerenes Si15H15N5b and Si10H10N10c with calculated binding energies of 3.61 eV and 3.77eV values, respectively, are energetically more stable than the parent fullerenes and other studied heterofullerenes. It is found that N-, P-, As-doping decreases the HOMO–LUMO energy gap of Si20H20 fullerene and could be used to tailor its optical properties. Furthermore, the results show that the ionization and electron affinity energies of N heterofullerenes are differ than P and As heterofullerenes.


کلید واژگان:
نظریه تابعی چگالی، خواص الکترونی، الکترون خواهی، هتروفولرن، یونیزاسیون

English Keywords:
DFT, Electronic properties, Electron affinity, Heterofullerene, Ionization

منابع:
ندارد

English References:
[1] A. Willand, M. Gramzow, S. A. Ghasemi, L. Genovese, Th. Deutsch, R. Karsten, and S. Goedecker, "Structural metastability of endohedral silicon fullerenes," Phys. Rev. B., vol. 81, pp. 201405-201409, 2010. [2] M. Anafcheh and R. Ghafouri, "(SiH)48X12 Heterofullerenes with the Group III and V Dopants: A DFT Prediction of Geometry, Stability, and Electronic Structure," J. Clust. Sci., vol. 25, pp. 505-515, 2014. [3] D. Deists, "High-symmetry high-stability silicon fullerenes: A first-principles study," Phys. Rev. B., vol. 76, pp. 075402-0754407, 2007. [4] D. Zdetsis, "Stabilization of large silicon fullerenes and related nanostructures through puckering and poly(oligo)merization," Phys. Rev. B., vol. 80, pp. 195417-195423, 2009. [5] D. Zhang, G. Guo, and Ch. Liu, "New Route for Stabilizing Silicon Fullerenes," J. Phys. Chem. B., vol. 110, pp. 14619-14622, 2006. [6] J. Wang, Y. Liu, and YC. Li, "Magnetic Silicon Fullerene," Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 12, pp. 11428-11431, 2010. [7] F. Pichierri, V. Kumar, "Geometries and electronic structures of phosphorous-doped silicon fullerenes: A DFT study," J. Mol. Struc-Theochem., vol. 900, pp. 71–76, 2007. [8] H. W. Kroto, J. R. Heath, S. C. O'Brien, R. F. Curl, and R. E. Smalley, "C60: Buckminsterfullerene," Nature., vol. 318, pp. 162-163, 1985. [9] Y. Pei, Y. Gao, and X. Ch. Zeng, "Exohedral silicon fullerenes: SiNPtN/2 (20?N?60)," J. Chem. Phys., vol. 127, pp. 044704-044711, 2007. [10] M. Menon, K. R. Subbaswamy, "Structure of Si60. Cage versus network structures," Chem. Phys. Let., vol. 219, 1994. [11] A. D. Zdetsis, "Bonding and structural characteristics of Zn-, Cu-, and Ni-encapsulated Si clusters: Density-functional theory calculations," Phys. Rev. B., vol. 75, pp. 085409 -085419, 2007. [12] B. Song, Ch. Zhang, P. He, “Si20H20 cluster modified by small organic molecules and lithium atoms for high-capacity hydrogen storage,” International Journal of Hydrogen Energy., Vol. 40, pp. 8093–8105, 2015. [13] H. Behzadi, M. D. Esrafili, S. Manzetti, P. Roonasi, “A density functional study of silicon fullerene endohedral X@Si20F20 and exohedral X-Si20F20 (X=O2?, S2?, Se2?) complexes,” Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures., Vol. 56, PP. 69–73, 2014. [14] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, H. B. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, V. G. Zakrzewski, J. A. Montgomery, R. E. Stratmann, J. C. Burant, S. Dapprich, J. M. Millam, A. D. Daniels, K. N. Kudin, M. C. Strain, O. Farkas, J. Tomasi, V. Barone, M. Cossi, R. Cammi, C. Mennucci, C. Pomelli, C. Adamo, S. Clifford, J. Ochterski, G. A. Petersson, P. Y. Ayala, Q. Cui, K. Morokuma, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. Cioslowski, J. V. Ortiz, A. G. Baboul, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. Gomperts, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, C. Gonzalez, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, J. L. Andres, J. Gonzalez, M. Head-Gordon, E. S. Replogle, and J.A. Pople, “Gaussian 03,” 2003. [15] C. Lee, W. Yang, and R. G. Parr, “Development of the Colle-Salvetti Correlation-Energy Formula into a Functional of the Electron Density,” Phys. Rev. B., vol. 37, pp. 785–789, 1988. [16] R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger and J. A. Pople, “Self-Consistent Molecular Orbital Methods. Xx. A Basis Set for Correlated Wave Functions,” J. Chem. Phys., vol. 72, pp. 650–654, 1980. [17] M. Anafcheh, R. Ghafouri, "A computational investigation of Electronic Structure as well as 19F and 29Si Chemical Shielding Tensors in the Fluorinated Silicon Fullerenes SinFn (n?60)," Physica E., vol. 48, pp. 13-20, 2013. [18] F. Pichierri, V. Kumar, Y. Kawazoe, "Exohedral functionalization of the icosahedral cluster Si20H20: a density functional theory study," Chem. Phys. Lett., vol. 383, pp. 544–548, 2004. [19] F. Naderi, M. R. Momeni, and F. A. Shakib, "Theoretical study of highly doped heterofullerenes evolved from the smallest fullerene cage," J. Struct. Chem., vol. 23, pp. 1503-1508, 2012. [20] Ju-Guang Han, J. A. Morales, "A theoretical investigation on fullerene-like phosphorus clusters," Chem. Phys. Lett., vol. 396, pp. 27–33, 2004. [21] F. Pichierri, V. Kumar, "Geometries and electronic structures of phosphorous-doped silicon fullerenes: A DFT study," J. Mol. Struc-Theochem., vol. 900, pp. 71–76, 2009. [22] T. Baruah, M. R. Pederson, R. R. Zope, and M. R. Beltran, "Stability of Asn [n=4, 8, 20, 28, 32, 36, 60] cage structures," Chem. Phys. Lett., vol. 387, pp. 476–480, 2004. [23] F. J. Owens, "Density functional calculation of structure and stability of nitrogen clusters N10, N12, and N20," J. Mol. Struct (Theochem.)., vol. 623, pp. 197-201, 2003.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 930
تعداد دریافت فایل مقاله : 11



طراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورکطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک