شبیه سازی دینامیک مولکولی سامانه های آب و اتیلن گلیکول و بررسی نفوذ و پیوند هیدروژنی با استفاده از پارامتر اصلاح شده بر روی میدان نیروی opls-aa

در این پایان نامه از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مطالعه ی خواص ترمودینامیکی، ساختاری و دینامیکی مخلوط های اتیلن گلیکول و آب با کسر مولی های مختلف استفاده شده است. دینامیک مولکولی روشی برای شبیه‏سازی رفتار ترمودینامیکی مواد در سه فاز جامد، مایع وگاز با استفاده از قوانین کلاسیک حرکت و نیروها، سرعت‏ها و مکان ذرات است. شبیه سازی ها با حداقل 10000 اتم در دمای 298 کلوین و چند دمای دیگر انجام شدند. هدف اصلی از این شبیه‏سازی‏ها، مطالعه‏ی کمیت هایی مانند میانگین مربع جابجایی، ضرایب نفوذ و تابع توزیع شعاعی است. کمیت-های ترمودینامیکی گوناگونی مانند چگالی، حجم مولی اضافی و آنتالپی مولی اضافی محاسبه شدند. ضرایب نفوذ برای اتیلن گلیکول و آب از روی شیب نمودارهای میانگین مربع جابجایی محاسبه شدند. تابع توزیع شعاعی جایگاه های اتمی مختلف در دمای 298 کلوین محاسبه شد. در تمامی شبیه سازی های انجام شده با نرم افزار dl-poly2.18، فشار،گام زمانی و شعاع قطع به ترتیب 1 اتمسفر، 001/0 پیکو ثانیه و 0/12 آنگستروم قرار داده شدند. برای مولکول های آب و اتیلن گلیکول تمامی شبیه سازی ها در مجموعه هم دما-هم فشار در دمای 298 کلوین برای مدت زمان ns 1 (1000000 گام زمانی) انجام شدند تا سامانه به تعادل رسانده شود. سپس برای محاسبه خواصی که در بالا ذکر شد، هر یک از سیستم‏های به تعادل رسیده در مجموعه ی هم دما-هم فشار با اجرای شبیه سازی برای مدت ns 1 (1000000 گام زمانی) برای کسر مولی های مختلف آب و اتیلن گلیکول مورد بررسی قرار گرفت. در این شبیه سازی محاسباتی بر روی چگالی، کمیت های اضافی( حجم مولی اضافی و آنتالپی مولی اضافی)، ضرایب نفوذ انجام گرفت و تعداد پیوند هیدروژنی این مخلوط با کسر مولی های مختلف محاسبه گردید و همچنین نشان داده شد که مقدار کمینه در کمیت های اضافی آب و اتیلن گلیکول در کسر مولی 4/0 اتیلن گلیکول اتفاق می افتد و این همان کسر مولی است که کم ترین دمای ذوب را در مخلوط آب و اتیلن گلیکول تولید می کند. در این پایان نامه نشان داده شد که پس از اصلاح پارامتر دای هدرال مربوط به اتیلن گلیکول در میدان نیرو، هم خوانی چگالی شبیه سازی با چگالی تجربی بیش تر گردید ودر نتیجه نتایج حاصل از این شبیه سازی با سایر شبیه سازی ها دقیق تر و نزدیک تر به داده های تجربی موجود گردید.