بررسي برهم كنش نانو لوله كربني با ماده انفجاري تتريل با استفاده از نظريه تابعي چگالي

Investigating the Interaction Tetryl Explosive with Carbon Nano tube by Density Functional Theory

در اين تحقيق، برهم كنش نانو لوله كربني تك ديواره با تتريل با استفاده از روش نظريه تابعي چگالي مورد مطالعه قرار گرفت. در اين راستا، ابتدا ساختار تركيبات مورد مطالعه، مورد بهينه سازي هندسي قرار گرفتند. سپس، محاسبات IR، اوربيتال هاي پيوندي طبيعي NBO و اوربيتال هاي مولكولي FMO بر روي آنها انجام شد. نتايج به دست آمده از جمله پارامترهاي ترموديناميكي محاسبه شده مانند تغييرات انرژي آزاد گيبس ΔGad، تغييرات آنتالپي ΔHad و ثابت تعادل ترموديناميكي Kth نشان دادند كه جذب سطحي تتريل بر روي سطح نانو لوله كربني تك ديواره گرما زا، خودبخودي و برگشت ناپذير مي‌باشد. تاثير دما نيز بر روي فرآيند جذب سطحي تتريل بررسي شد و نتايج حاكي از آن بود كه با كاهش دما راندمان فرآيند جذب سطحي بيشتر مي‌شود. مقادير ظرفيت گرمايي ويژه، نشان دادند كه پس از برهم كنش تتريل با نانو لوله كربني ميزان حساسيت آن نسبت به گرما به طور قابل ملاحظه اي كاهش مي‌يابد. نتايج محاسبات آناليز اوربيتال هاي مولكولي هم بيانگر آن بود كه از نانو لوله كربني مي‌توان در ساخت سنسورهاي الكتروشيميايي جديد براي اندازه گيري تتريل استفاده نمود زيرا مقدار گاف انرژي بعد از جذب شدن تتريل بر روي سطح نانو لوله كربني افزايش محسوسي يافته است كه از اين كاهش رسانايي الكتريكي مي توان به عنوان سيگنال جهت شناسايي الكتروشيميايي تتريل استفاده نمود.

In this study, Tetryl interaction with single walled carbon nanotube was evaluated by density functional theory. For this purpose, the structures of the investigated compounds were optimized geometrically. Then, IR, frontier molecular orbital FMO and Natural bond orbital NBO computations were performed on them. The obtained results such as thermodynamic parameters like adsorption enthalpy changes ΔHad, Gibbs free energy variations ΔGad, thermodynamic equilibrium constant Kth revealed that tetryl interaction with carbon nanotube is exothermic, spontaneous and non-equilibrium. The effect of temperature on the adsorption process was also checked out and the results indicated the efficiency of adsorption process has increased by decreasing the temperature. The values of specific heat capacity CV substantiated that the heat sensitivity of tetryl has declined after its interaction with carbon nanotube. The results of frontier molecular orbital parameters showed the applicability of carbon nanotube for construction of new electrochemical sensors for detection of tetryl because the bandgap increased sharply when tetryl was adsorbed on the surface of carbon nanotube therefore, the resulting decline in the electrical conductivity can be used as a signal for detection of tetryl.