مطالعۀ برهم‌كنش ملكول پيرول2ـ‌كربوكسيليك اسيد با نانوخوشۀ خالص بور نيتريد و نشاندارشده با اتم پالاديم: بر اساس ديدگاه كوانتمي

Study of Interaction of Pyrrole 2-carboxylic Acid Molecule with Pristine and Palladium Functionalized Boron Nitride Nano Cage: Based on the Quantum Approach

هدف اين تحقيقْ بررسي اثر جذب ملكول پيرول 2‌ـ‌كربوكسيليك اسيد (PCA) بر سطح نانوخوشۀ بور نيتريد (B12N12 ) خالص و نشاندارشده با اتم پالاديم است. همۀ ساختارهاي منتخب با استفاده از نظريۀ تابعي چگالي در سطح B3LYP/Lanl2DZ با استفاده از نرم‌افزار گوسين (09) بهينه شدند. با استفاده از ساختارهاي بهينه پارامترهاي فضايي (طول پيوند و زاويۀ پيوند)، اربيتال‌هاي هومو و لومو، طيف فروسرخ (IR)، پارامتر پوششي متقارن (CSI)، اربيتال‌هاي پيوندي طبيعي (NBO)، پارامترهاي كوانتمي، پارامترهاي نظريۀ اتم در ملكول (AIM) و نمودارهاي پتانسيل الكترواستاتيك ملكولي (MEP) محاسبه شده و دربارۀ نتايج حاصل بحث شد است. نتايج محاسبات نشان داد كه در نانوخوشۀ B12N12 نشاندارشده با اتم پالاديم، شكاف انرژي و پارامتر سختي نانوخوشه كاهش محسوسي يافته و رسانايي و فعاليت شيميايي افزايش مي­يابد. مقدار انرژي جذب و آنتالپيِ محاسبه‌شده براي تمام مدل‌ها منفي بوده و فرآيندهاي جذبْ گرماده هستند و از نظر ترموديناميكي مساعد است. نتايج MEP و NBO و CSI نشان داد كه انتقال بار از سمت جذب‌شونده به سمت نانوخوشه صورت گرفته كه اين موضوع از نظر حملۀ گونه­هاي هسته‌دوست و الكترون‌دوست در فرآيند­هاي زيستي مهم است. نتايج نشان داد كه نانوخوشۀ B12N12 خالص و نشاندارشده با اتم پالاديم مي­تواند به عنوان گزينۀ مناسبي براي ساخت جاذب و شناساگر PCA استفاده شود.

The aim of this project is to investigate the effects of 2-Pyrrole carboxylic acid molecule adsorption on the surface of pristine and Pd functionalized boron nitride nanocage (B12N12). All selected structures are optimized within the framework of DFT using B3LYP/Lanl2DZ. From optimized structures, the geometrical parameters (bond length, bond angle), HOMO and LUMO orbitals, infrared spectrum (IR), chemical shielding isotropic parameters (CSI), natural bonding orbital (NBO), quantum parameters, atom in molecule parameters (AIM) and molecular electrostatic potential (MEP) maps are calculated. The results indicate that in the functionalized B12N12 nanocage, the gap energy and global hardness of system decrease significantly from original state and so the conductivity and reactivity of BN nanocage increase. The adsorption energy and enthalpy values of all adsorption models are negative and are exothermic and favorable in thermodynamic approach. The NBO, MEP and CSI parameters reveal that the electron charge transfer occurs from adsorbent toward nanocage, and this property is notable for electrophilic and nucleophilic attack in biological systems. The computational results demonstrate that the pristine and Pd functionalized BN nanocage can be used as a suitable candidate for fabricating detector and absorber for 2-Pyrrole carboxylic acid.