تعیین خواص ساختاری و دینامیکی مایعات یونی آمینواسیدی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

دینامیک مولکولی (md) یک نوع شبیه سازی کامپیوتری می باشد که در آن اتم ها و مولکول ها اجازه می یابند برای یک گام زمانی تحت قوانین شناخته شده ی فیزیک بر هم کنش داشته باشند و تصویری از حرکت اتم ها را به دست می دهد. از این روش برای مطالعه ی بسیاری از سیستم ها ی فیزیکی استفاده می شود و در این پایان نامه خواص ساختاری و دینامیکی مایعات یونی تترا بوتیل فسفونیوم آسپارتیک اسید و تترا بوتیل فسفونیوم گلوتامیک اسید، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی شده است. اندکی بعد از استفاده از چند ترکیب نیتروژن دار، که به عنوان کاتیون مایعات یونی دمای اتاق شناخته شده-بود ، استفاده و کاربرد نمک ها ی فسفونیوم برای مایعات یونی، گسترش یافت و به عنوان مایعات جدید و حلال ها یی مناسب شناخته شدند. از دلایل مهمی که ازآن ها به عنوان مایعات یونی صنعتی استفاده می کنند، در دسترس بودن ،قیمت پایین و پایداری حرارتی بالای آن ها است. شبیه سازی های md در دماهای350 و 85/321 کلوین و فشار 1 اتمسفر، به منظورمطالعه-ی خواص ترمودینامیکی و دینامیکی مایعات یونی انجام شد. میدان نیروی به کار برده شده [zhou, g., liu, x., yu, g., he, h, j. phys. chem. 111 (2007) 7078-7084] میدان نیروی اََمبر استخراج شده از مقاله ی زائو ارائه شده در 2007 و نرم افزارمورداستفادهdl_poly2.18 و گام زمانی برای شبیه سازی 1 فمتو ثانیه بود. در این پایان نامه، از مجموعه ی هم دما-هم فشار (npt) برای رسیدن به تعادل اولیه و محاسبه ساختار و از مجموعه ی nve برای تعیین خواص دینامیکی استفاده شده است. شبیه سازی سیستم تترا بوتیل فسفونیوم آسپارتیک اسید با 5440 ذره (اتم) و شبیه سازی سیستم تترا-بوتیل فسفونیوم گلوتامیک اسید با 5680 ذره صورت گرفته است. در مجموع زمان شبیه سازی برای هر مایع یونی، 20 نانوثانیه می باشد. دانسیته ها ی حاصل از شبیه سازی، با دانسیته ی تجربی دارای خطایی در حد 3 در صد است و بنابراین میدان نیروی مورد استفاده را، تأیید می کند. در این پایان نامه احتمال زوایای دای هدرال مختلف در زنجیره ها ی بوتیل کاتیون تترا بوتیل فسفونیوم، بررسی شد و در سیستم ها ی مورد بررسی دو زاویه ی دای هدرال 70 و 180 درجه، را محتمل تر یافتیم. نیز میانگین مربعات جا به جا یی سیستم ها (msd) و ضرائب نفوذ،مورد بررسی قرار گرفته است. نفوذ ذرات کوچک،بیشتر از ذرات بزرگ است. به همین جهت نفوذ سیستم تترا بوتیل فسفونیوم آسپارتیک اسید بیشتر از تترا بوتیل فسفونیوم گلوتامیک اسید است. محاسبه ی دقیق ضریب نفوذ کاتیون و آنیون ها باید بر اساس مرکز جرم هر یون باشد، که در مورد دو مایع یونی این پایان نامه، دو اتم فسفر و نیتروژن به ترتیب مرکز جرم کاتیون و آنیون در نظر گرفته شده است. اگر چه اتم فسفر را با تقریب بسیار خوبی می توان نزدیک به مرکز جرم کاتیون در نظر گرفت ولی اتم نیتروژن آنیون نزدیک به مرکز جرم نبوده و محاسبه بر اساس اتم نیتروژن می تواند بعنوان یک مقدار تقریبی جهت بررسی های کیفی محسوب گردد.