بررسی تأثیر آلاینده های si و sio2در خواص ساختاری، الکترونی و جذب هیدروژن در نانولوله های کربنی

در این پژوهش انرژی جذبی هیدروژن در نانولوله ی رسانای (6،6) و نانولوله نیمرسانای (10،0) به صورت خالص و در حضور آلاینده های si و sio2 به وسیله بسته محاسباتی سایستا مورد مطالعه قرار گرفت. بیشترین میزان انرژی قیدی هیدروژن در نانولوله فلزی و نیمرسانا به ترتیب 0/51ev/h2 - و 0/38ev/h2 - محاسبه شد، که نسبتاً مقدار پایینی است زیرا باید در محدوده (ev/h2 (1 - 3 باشد تا در جذب هیدروژن کارآمد شود. در نانولوله ها منحنی چگالی حالت های کربن و هیدروژن هم هیچ هم پوشانی قابل ملاحظه ای را ندارند. اما با قرار دادن سیلیکون در مرکز نانولوله، هیدروژن های پیوند داده باعث افزایش انرژی قیدی به مقدار 1/40ev/h2 - و ev/h2 1/13- در نانولوله فلزی و نیمرسانا شد، که نانولوله فلزی به دلیل تغییر شعاع اندک و کاهش بیشتر مغناطش نسبت به نانولوله نیمرسانا انرژی قیدی بالاتری داشتند. منحنی چگالی حالت های جزئی بیان می کند، هم پوشانی قابل توجه اوربیتال های 3p سیلیکون و 1s هیدروژن را می باشد. با قرار دادن sio2 با توجه به اختلاف الکترو نگاتیوی بالای اکسیژن نسبت به هیدروژن به منظور جذب آن، میزان جذب در نانولوله فلزی به بالاترین مقدار ( 1/73ev/h2 - ) رسید، که بسیار مطلوب می باشد. منحنی چگالی حالت های جزئی نیز نشان می دهد که هم پوشانی بسیار بالایی در اوربیتال های 2p اکسیژن و 3p سیلیکون با 1s هیدروژن وجود دارد. این در حالی است که انرژی قیدی هیدروژن در نانولوله نیمرسانا با وجود جذب اتم های هیدروژن توسط اتم های اکسیژن، به مقدار کمتری ( 0/67ev/h2 - ) محاسبه شد. زیرا در مولکول sio2 به این دلیل که زاویه پیوندی اتم های اکسیژن با سیلیکون بعد از جذب هیدروژن به میزان 67 درجه می رسد که در واقع باید این مولکول خطی می بود تا در حالت تعادل قرار گیرد. هم چنین تغییر قطر نانولوله نیمرسانا در حدود 0/24? محاسبه گردید، در حالی که در نانولوله فلزی به میزان نامحسوسی ( 0/05?) می باشد.