رفتن به محتوای اصلی
x
بررسی ابتدا به ساكن سنتز و خواص الكترونی فلوئوروگرافین در حضور ناخالصی
تاریخ دفاع
استاد

سيد جواد هاشمي فر

دانشکده
فیزیك

فلوئوردار کردن ورقه‌ی گرافین با کمکدیفلوراید زنون به تشکیل مشتقی از گرافین با عریض‌ترین شکاف نواری می‌انجامد که فلوئوروگرافیننام دارد. برخی مشاهده‌های تجربی دقیق حاکی از یک سازوکار دو مرحلهای در فرآیند فلوئوردارشدن هستند، مرحله -ی نیمه فلوئوردار شدن که در آن یک وجه گرافین به سرعت فلوئوردارمیشود و سپس وجه دیگر با سرعت بسیار کمتری فلوئوردار میشود. همچنین مشاهده شده استکه افزایش دما، سرعت فلوئوردار شدن وجه دوم را به شدت افزایش می‌دهد. ما در اینجا براییافتن توضیحی در مورد نرخ بسیار پایین فلوئوردار شدن وجه دوم نسبت به وجه اول، از شبیه‌سازی‌هایمحاسباتی مبتنی بر نظریه‌ی تابعی چگالی استفاده می‌کنیم. ابتدا مسیر انرژی جذب یک اتمفلوئور را روی وجه اول و وجه دوم محاسبه کردیم و متوجه شدیم که برخلاف انتظار، جذببسیار قوی‌تری روی گرافین نیمه فلوئوردار شده در مقایسه با گرافین خالص مشاهده می‌شود.به عبارت دیگر پس از جذب اتمهای فلوئور روی وجه اول، وجه دوم گرافین تمایل بسیار بیشتریبه جذب اتم فلوئور نشان می‌دهد. هرچند در نگاه اول، این رفتار مغایر با مشاهده‌هایتجربی به نظر می‌رسد، بررسی عمیق‌تر منجر به شکل‌گیری ایده‌ی افزایش فعالیت شیمیاییگرافین نیمه‌فلوئوردار شده در مقایسه با گرافین خالص می‌شود. بدین صورت که جذب اتمهایفلوئور روی وجه اول گرافین، تمایل به جذب وجه دوم را نه فقط برای اتمهای فلوئور بلکهبرای هر گونه ذرات موجود در محیط افزایش می‌دهد. برای تأیید این ایده، انرژی جذب ذره‌هایمحتمل موجود در محیط شامل مولکول‌های هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن و اتم زنون روی وجه اول و دومگرافین محاسبه و مقایسه شد و فعالیت شیمیایی بسیار بیشتر گرافین نیمه‌فلوئوردار شده در مقایسهبا گرافین خالص کامل تأیید گردید. بنابراین کند بودن فلوئوردار کردن وجه دومگرافین را به ناخالصی‌های جذب شده روی این وجه، نسبت میدهیم. نتایج نشان می‌دهد کهلیگاندهای اکسیژن?فلوئور، محتملترین ناخالصیهایشیمیایی هستند که مانع فلوئوردار شدن کامل گرافین میشوند. در ادامه یک سازوکار واجذباکسیژن برای تشریح علت بهبود نرخ فرآیند فلوئوردار شدن کامل در اثر افزایش دما پیشنهادداده می‌شود. سپس امکان کاربرد فوتوکاتالیزوری نمونه‌های ایده‌آل و دارای نقصفلوئوروگرافین در چند واکنش زیست محیطی مهم مورد بحث قرار می‌گیرد. همچنین پتانسیلکاربردی نقص های محتمل در فلوئوروگرافین به عنوان نقطه‌های رنگی بررسی می‌شود. فلوئوروگرافینبه عنوان یک ماده‌ی دوبعدی با شکاف نواری عریض می‌تواند گزینه مناسبی برای میزبانینقطه‌های رنگی باشد. بنابراین به بررسی نقص‌های محتمل در فلوئوروگرافین مانند نقصاستون-ولز (SW)، تهی‌جای کربن (VC)،جانشینی نیتروژن به جای کربن (NC)، جانشینیسیلیکون به جای کربن (SiC) که احتمالا در گرافین اولیه وجود داشته،نقص‌های تهی‌جای فلوئور (VF)، جانشینینیتروژن به جای فلوئور (NF)، و در نهایت اکسیژن به جای فلوئور (OF)، که احتمالا در فرآیند فلوئوردار شدنگرافین تشکیل می‌شوند؛ پرداختیم. پس از بدست آوردن ساختارهای واهلش یافته، محاسبه و تحلیل ساختارهاینواری به منظور گزینش نقصهای دارای ویژگیهای مناسب نقطه‌های رنگی انجام شد. بعد ازآن محاسبه‌های انرژی تشکیل برای بررسی پایداری نقص‌ها انجام شد. بنابر نتیجه‌هایبه‌‌دست آمدهو پایداری نقص‌ها بر حسب مقدار?F   نقص‌های VF   وNC   می‌توانند نقص‌های پایدار مناسب برای نقطه‌های رنگی در فلوئوروگرافینباشند.

  

تحت نظارت وف ایرانی