14038

مطالعه شبيه سازي هاي مولكولي انواع نانوساختارهاي كربني

1402

دكتر احد قائمي

در اين پژوهش، شبيه‌سازي ديناميك مولكولي (MD) به‌عنوان ابزاري مؤثر براي مطالعه نانوساختارهاي كربني شامل گرافن، نانولوله‌هاي كربني و فولرن‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. اين نانوساختارها به دليل خواص مكانيكي، مساحت سطح بالا، حجم تخلخل و پايداري شيميايي و حرارتي، كاربردهاي فراواني در صنايع مختلف همچون جاذب در فرآيند ذخيره‌سازي گازها مانند H2 , CO2 , SO2 و همچنين تصفيه آب، ذخيره‌سازي انرژي و حسگرها دارند. شبيه‌سازي‌هاي مولكولي با امكان مدل‌سازي دقيق برهم‌كنش‌هاي مولكولي، جست‌وجوي شرايط بهينه در برخي از آزمايش¬ها و همچنين صرفه‌جوي در زمان و هزينه و عدم امكان انجام برخي آزمايش¬ها به‌صورت تجربي ابزاري كارآمد براي تحليل خواص جذبي و جداسازي اين مواد فراهم كرده‌اند و به درك عميق‌تري از رفتارهاي ديناميكي اين نانوساختارها در شرايط مختلف منجر شده‌اند. مطالعات نشان مي‌دهد غشاهاي متخلخل گرافني توانايي بالايي در حذف يون‌هاي فلزات سنگين مانند Cu²+ و As³+ از محلول‌هاي آبي دارند و تا 94٪ جداسازي را ممكن مي‌سازند. همچنين، شبيه‌سازي‌هاي مولكولي نشان داده‌اند كه اصلاحات سطحي مانند افزودن گروه‌هاي عاملي كربوكسيل، پايداري ساختاري نانولوله‌ها و كارايي جذب CO₂ را به طور چشمگيري بهبود مي‌بخشد. با استفاده از مدل‌سازي MD، پارامترهايي همچون دما و فشار بهينه‌سازي شده و جذب گازهاي مختلف مانند CO₂ در شرايط خاص ارتقا يافته است.همچنين، كاربردهاي عملي و نوآوري‌هاي حاصل از اين نانوساختارها و روش‌هاي تركيبي شبيه‌سازي MD با تكنيك‌هاي محاسباتي پيشرفته، نظير روش‌هاي كوانتومي، فرصت‌هاي تحقيقاتي جديدي را براي بهبود و توسعه نانومواد كربني به همراه دارد. اين پژوهش با مرور كلي بر اصول شبيه‌سازي ديناميك مولكولي و تحليل نتايج آن، به بررسي چالش‌ها و ارائه پيشنهاداتي براي پژوهش‌هاي آينده در زمينه بهبود پايداري، كاربردهاي صنعتي و سازگاري زيستي اين نانوساختارها پرداخته است.

11/6/2024 12:00:00 AM

84610

1403/08/21

A study of molecular simulations of various types of carbon nanostructures

شبيه‌سازي، ديناميك مولكولي، نانوساختار، كربن

Molecular Simulation, Molecular Dynamics, Nanostructure, Carbon