بررسي اثر محلول بر طيف EPR ناشي از راديكال‌هاي آلانين بر پايه نظريه تابعي چگالي

Investigation of solution effect on the EPR spectrum of alanine radicals based on density functional theory

در اين مطالعه با استفاده از نظريه تابعي چگالي، اثر محلول بر روي تانسور g، ثابت جفت‌شدگي ساختار ريز اتم‌ها، و نهايتاً طيف EPR راديكال‌هاي آزاد آلانين ايجاد شده در اثر تابش پرتوهاي يون‌‌ساز مانند گاما و الكترون، با اعمال مدل‌هاي غير صريح مانند COSMO، و صريح مانند وارد كردن پيوند‌هاي هيدروژني در ساختارهاي خوشه‌اي، مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاكي از توافق خوب تانسور g و ثابت جفت‌شدگي ساختار ريز اتم‌ها با داده‌هاي تجربي در محلول و به طور كيفي در بلور با وارد كردن پيوند هيدروژني مولكول آب توسط مدل‌هاي خوشه‌اي است. استفاده از خوشه‌هاي مختلف براي تشكيل پيوند هيدروژني مولكول‌هاي آب با راديكال‌ها نشان داد كه در پوسته اول براي راديكال‌هاي R1، R2 و R3 به ترتيب به چهار، هفت و شش مولكول آب مورد نياز است. در نهايت اثر محلول بر طيف EPR بدون آنكه ماهيت راديكال تغيير كند پيش‌بيني شده است.

In this study, based on Density Functional Theory (DFT), the effect of solution on the g-tensor, hyperfine coupling constant of atoms and finally the EPR spectrum of alanine free radicals induced by ionizing radiation such as electron and gamma was investigated using implicit models such as COSMO, and explicit models such as introducing hydrogen bonds to the cluster structures. The obtained results confirmed a good consistency between the g-tensor and hyperfine coupling constant of atoms and the experimental data in the solution as well as qualitatively in the crystal by the introduction of the hydrogen bond of the water molecule to the cluster models. The use of different clusters in constituting hydrogen bonds between water molecule and radicals indicated that in the first shell, four, seven and six water molecules were needed for R1, R2 and R3 radicals, respectively. Moreover, the effect of solution on EPR spectrum was analyzed in a manner that the identity of the radical remained unchanged.