مطالعه پیوند نوکلئوبازها بر روی نانولوله های کربن: محاسبه تانسورهای شیب میدان الکتریکی و پوشش شیمیایی به روش نظریه تابعی چگالی
Abstract
در این تحقیق عامل دار کردن نانولوله های کربنی تک دیواره (5, 5) و (8,0) بوسیله نوکلئوبازها انجام شد ساختارهای بدست آمده از طریق محاسبات طیف سنجی nmr و nqr مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا ساختارها در سطح b3lyp/6-31g* بهینه شده و سپس برای آنها تانسورهای efg و cs در سطح b3lyp/6-31++g** محاسبه شدند. در اثر اتصال نوکلئوباز به نانولوله کربن هیبریداسیون کربن در محل اتصال به sp3 تغییر می کند و جابجایی شیمیایی در این کربن نسبت به نانولوله های بدون اتصال تفاوت قابل ملاحظه ای نشان می دهند این جابجایی شیمیایی از 2/125 به 64 در نانولوله (5,5) گوانین< 65 در نانولوله (5,5)-آدنین و 69 در نانولوله (5,5) –سیتوزین و تیمین تغییر می کند. متوسط جابجایی شیمیایی در ساختارهای نانولوله (5,5) نوکلئوباز برای کربن های استخلاف نشده تا حدودی کمتر از کربن های معادل در نانولوله های بدون اتصال است. اختلاف در جابجایی شیمیایی کربن های استخلاف نشده بدلیل وجود نوکلئوبازها منجر به پهن شدن قابل توجه پیک در طیف شبیه سازی شده می شود. ساختار نانولوله های استخلاف شده پس از بهینه شدن در تمام موارد یک سطح مقطع تخم مرغی شکل را عمود بر محور لوله نشان می دهد. می توان انتظار داشت که این تغییر ساختار منجر به جابجایی قابل ملاحظه ای در طیف nmr کربن های استخلاف نشده در نانولوه بشود. برای مثال از نانولوله (5,5) آدنین پس از بهینه سازی آدنین را حذف کرده و بدون بهینه سازی مجدد محاسبات nmr بر روی آنها انجام گرفت. جابجایی متوسط کربن ها با صرفنظر از کربن استخلاف شده 95 ppm بدست آمد. واضح است که جابجایی nmr کربن استخلاف شده بوسیله هم تغییر ساختاری و هم اثرات الکترونی ناشی از گروه استخلاف می باشد. لذا بررسی بیشتر داده ها نشان می دهد که اختلاف ساختاری کربن های دور از استخلاف را نیز متاثر می کند در حالیکعه اثرات الکترونی گروه استخلافی بیشتر بر جابجایی شیمیایی کربن ها در مجاورت عامل استخلاف اثر می گذارد.