بررسي محاسباتي برهمكنش تترانيتروكاربازول با نانو قفس بورنيتريد (B12N12)

(A Computational Study on Tetranitrocarbazole Interaction with Boron Nitride Nanocage(B12N12

در اين مطالعه، برهمكنش تترانيتروكاربازول (TNC) با نانو خوشه بورنيتريدي با استفاده از محاسبات مادون قرمز (IR) و اوربيتال هاي پيوندي طبيعي (NBO) و اوربيتال هاي مولكولي مرزي (هومو و لومو) مورد ارزيابي قرار گرفت. مقادير منفي انرژي جذب سطحي، تغييرات آنتالپي و تغييرات انرژي آزاد گيبس حاكي از آن بود كه جذب سطحي TNC بر روي سطح قفس بورنيتريد گرما ده، خودبخودي و از لحاظ عملي امكان پذير مي‌باشد. افزايش ظرفيت گرمايي ويژه TNC بعد از جذب شدن بر روي سطح نانو قفس حاكي از آن بود كه حساسيت ماده انفجاري نسبته به دما در حين برهمكنش با نانو قفس بورنيتريدي به طور محسوسي كاهش يافته. پارامترهاي ساختاري مانند انرژي اوربيتال هاي هومو و لومو، گپ انرژي، الكتروفيليسيته، پتانسيل شيميايي، سختي شيميايي، چگالي و انرژي نقطه صفر هم محاسبه شده و موردبحث قرار گرفتند. كاهش چشم گير گپ انرژي بعد از جذب شدن TNC بر روي سطح B12N12 نشان داد كه هدايت الكتريكي و خاصيت الكتروكاتاليتيك بعد از برهمكنش جاذب و جذب شونده تضعيف شده و از نانو قفس بورنيتريدي مي‌توان براي ساخت حسگر الكتروشيميايي نوين براي شناسايي و تعيين تترانيتروكاربازول استفاده كرد.

In this study, tetranitrocarbazole (TNC) interaction with boron nitride nanocluster was evaluated by infrared (IR), natural bond orbital (NBO) and frontier molecular orbital (FMO) computations. The negative values of adsorption energy, enthalpy changes, Gibbs free energy variations showed TNC adsorption on the surface of B12N12 is exothermic, spontaneous and experimentally feasible. The negative values of entropy changes showed adsorption process is inappropriate due to aggregation in TNC complexes with boron nitride nanocage. The NBO results indicated a monovalent bond is formed between the explosive and the nano-adsorbent with SP3 hybridization and their interaction is a chemisorption. The enhancement of specific heat capacity values of TNC after its adsorption on the surface of nanocage indicated the heat sensitivity of TNC has reduced significantly. Structural parameters including the energy of HOMO and LUMO orbitals, bandgap, electrophilicity, chemical potential, chemical hardness, density and zero-point energy were also calculated and discussed. The remarkable decrease in bandgap after the TNC adsorption on the surface of B12N12 demonstrated that the electrochemical conductivity and electrocatalytic properties decreased after adsorbate interaction with the adsorbent and this boron nitride nanocage can be used for construction of new electrochemical sensor in order to TNC detection and quantitation.