به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

density functional theory (dft)

در نشریات گروه علوم پایه
  • راضیه بیرانوند*
    نانوصفحه های اکسید روی (ZnO) به عنوان یکی از مواد نیمه رسانا با ویژگی های منحصر به فرد، در سال های کنونی توجه بسیاری را در حوزه های مختلف علمی و صنعتی به خود جلب کرده اند. این ماده به دلیل شکاف انرژی نسبتا زیاد (حدود 3/3 الکترون ولت) و توانایی جذب نور در ناحیه فرابنفش، در دیودهای نوری، حسگرها و سلول های خورشیدی به صورت گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. در این مطالعه، طیف گسترده ای از ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی این ماده در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) انجام شده است. نتایج نشان می دهد که حضور ناخالصی کادمیوم در نانوصفحات اکسید روی تاثیرات قابل توجهی بر ویژگی های ساختاری، الکترونی و اپتیکی این مواد دارد. افزودن کادمیوم به ساختار اکسید روی می تواند منجر به تغییرات قابل توجهی در شبکه بلوری و بهبود پایداری ساختاری شود. این تغییرات می توانند به کاهش نقص های بلوری و افزایش نسبت سطح به حجم منجر شوند، که به نوبه خود تاثیر مثبتی بر روی ویژگی های نوری و الکترونی نانوصفحات دارد.  نتایج این پژوهش نشان می دهد که ناخالصی کادمیوم می تواند موجب کاهش شکاف انرژی و افزایش میزان گشتاور مغناطیسی کل ماده شود. این تغییرات می تواند حالت های الکترونی جدیدی در ساختار نانوصفحه ایجاد کند که به بهبود ویژگی های نوری، از جمله جذب و گسیل نور برای کاربرد در ابزارهای فوتوولتائیک کمک می کند.
    کلید واژگان: نظریه تابعی چگالی، ویژگی های ساختاری، ویژگی های الکترواپتیکی، نانوصفحات اکسیدروی
    Razieh Beiranvand *
    Zinc oxide (ZnO) nanosheets, recognized as one of the semiconductor materials with unique characteristics, have garnered significant attention in various scientific and industrial fields in recent years. Due to their relatively high band gap (approximately 3.3 electron volts) and ability to absorb light in the ultraviolet region, this material is widely used in light-emitting diodes, sensors, and solar cells. This study examines a comprehensive range of structural, electronic, and optical properties of this material within the framework of density functional theory (DFT). The results indicate that the presence of cadmium impurities in zinc oxide nanosheets significantly affects the structural, electronic, and optical properties of these materials. Incorporating cadmium into the zinc oxide structure can lead to notable changes in the crystal lattice and enhance structural stability. These changes may result in a reduction of crystal defects and an increase in the surface-to-volume ratio, which in turn positively impacts the optical and electronic properties of the nanosheets. Furthermore, cadmium impurities can lead to a reduction in the band gap and an increase in the overall magnetic moment of the material. These modifications may create new electronic states within the nanosheet structure, contributing to the enhancement of optical properties, including light absorption and emission, and improving optical characteristics for applications in photovoltaic devices.
    Keywords: Density Functional Theory (DFT), Structural Properties, Electro-Optical Properties, Zno Nanosheet
  • Ozra Gholipour *, Ali Hassanzadeh, Shima Mohammad-Alizadeh, Mohammadhossein Razeghi

    This comprehensive study investigates the interaction between amantadine and boron nitride (BN) conical nanostructures using Density Functional Theory (DFT) at the B3LYP/6-31G(d) level. Both pure and doped BN cones, incorporating elements such as Al, Si, P, Ga, and N, were studied to assess their adsorption energy and electronic structure. The results reveal that doping significantly influences the adsorption energies and energy gaps of BN cones. Silicon- and aluminum-doped BN cones exhibit the highest adsorption energies and the most favorable electronic properties for amantadine detection. These findings suggest that doped BN cones are promising candidates for the development of advanced sensors for pharmaceutical compounds like amantadine.

    Keywords: Amantadine, Boron Nitride, Conical Nanostructures, Sensor Development, Density Functional Theory (DFT)
  • Gita Bagheri *
    The investigation of adsorption behavior of Anastrozole on Poly (2-ethyl-2-oxazoline) surfaces can provide valuable information about its reactivity, electronic and structural properties of Poly (2-ethyl-2-oxazoline) in interaction with Anastrozole.The impacts of the estereoelectronic effect associated with donor-acceptor electron delocalization and dipole-dipole interactions on the structural and electronic properties and reactivity of Poly (2-ethyl-2-oxazoline) in interaction with Anastrozole was studied based on the Density Functional Theory (DFT) calculations by using the B3LYP/(6-31G*) level of theory in gas phase and water solution. In order to investigation of conductivity and electronic properties of Poly(2-ethyl-2-oxazoline) in the reaction with Anastrozole, the total electronic energy, dipole moment, orbital energies, charge density, density of state (DOS), LUMO-HOMO energy bond gaps, Adsorption energies (EAd), the global index includes hardness (η), electronegativity (χ), electrophilicity index (w), chemical softness (S) and electronic chemical potential (μ) were calculated. Thermodynamic functional analysis indicates that the relative energies (ΔE), free Gibb’s energies (ΔG) and enthalpies (ΔH) are negative for (Anastrozole – Poly (2-ethyl-2-oxazoline)) system but the calculated entropies (ΔS) are Positive, suggesting thermodynamic favorability for estereoelectronic interaction and loading of Anastrozole on polymer and these results confirm the structural stability of the Anastrozole – Poly (2-ethyl-2-oxazoline) in both gas and solvent phases. Delocalization of charge density between the bonding or lone pair and antibonding orbitals calculated by NBO (natural bond orbital) analysis.
    Keywords: Anastrozole, Adsorption Energy, Poly (2-Ethyl-2-Oxazoline), Density Functional Theory (DFT), Thermodynamic Functions
  • Nasrin Masnabadi, Marjaneh Samadizadeh, Ladan Sardarzadeh

    Cancer is one of the most common diseases that affects many people around the world, and one of the challenges of the scientific community in dealing with cancer is to deliver drugs to cancerous tumors. Various reports show that boron nitride nanoparticles can be effective as drug nanocarriers and drug delivery in the target cell. In the present work, capsulation of anticancer drug of mercaptopurine (MCP) upon the boron nitride (6,6) nanotube, using DFT: B3LYP/6-31G* and the natural bond orbital analysis in the gas phase was investigated for the first time. Additionally, NCI analysis is used in this study to examine interactions between MCP and boron nitride nanotubes. To ascertain the impact of MCP adsorption into the nanotube, HOMO-LUMO orbitals, DOS (Density of States) plots, and molecular electrostatic potential maps (MEPs) were used. Furthermore, the effect of the abovementioned interactions between the drug and boron nitride nanotube on the electronic characteristics, and natural charges were estimated. Based on the gained results, the thermodynamic parameters of MCP nanotube and the results of NCI analysis were in close agreement with each other and it was also shown that the MCP adsorption process on the nanotube is a physical adsorption type, and the absorption process is associated with the release of heat, and it was in a favorable state in terms of thermodynamics. Furthermore, the results of IR spectra of drug, nanotube, and drug-nanotube mixture were investigated. Therefore, using boron nitride nanotube as a carrier for MCP drugs has been confirmed theoretically.

    Keywords: Adsorption Energy, Boron Nitride Nanotube, Density Functional Theory (DFT), IR Spectra, Mercaptopurine
  • Hamidreza Alborznia *
    In this study, we present two new carbon nano allotropes: Penta-graphene and T-Carbon. Using first-principles calculations based on Density Functional Theory (DFT), we perform an extensive analysis of their crystalline structures. We delve into their optical properties, including a detailed assessment of the optical joint density of states and both the imaginary and real parts of the complex dielectric function. We also examine the reflectivity and absorption spectra to gain a full understanding of their optical characteristics. Our study takes into account special scenarios, such as the effects of hydrostatic pressure and vertical compressive stress. The shifts in optical properties we observe correlate well with the electronic characteristics of these nanostructures. Additionally, we explore the potential applications of these materials in various optoelectronic devices. Thus, we suggest their use in creating advanced optoelectronic devices, particularly as sensors designed for specific conditions, due to their unique and tunable optical properties.
    Keywords: Density Functional Theory (DFT), Complex Dielectric Function, Absorption, Reflectivity, Optoelectronic
  • علیرضا سلیمی*، زهرا نژادعلی باغان
    به منظور بررسی ساختار هندسی و نیز تاثیر نوع و تعداد فلز بر ساختار کاتالیست های کلاستر کربونیل چهار هسته ای کبالت و رودیوم، بهینه سازی هندسی بر روی ترکیبات کربونیل کلاستر های فلزی چهار هسته ای کبالت[Co4(CO)12] ، رودیوم[Rh4(CO)12] و انواع ساختار ایزومری کلاستر های فلزی مخلوط کبالت/رودیوم با نسبت های مختلف کبالت-رودیوم شامل[Co3Rh(CO)12]، [Co2Rh2(CO)12] و [CoRh3(CO)12] با استفاده از محاسبات نظریه تابع چگال (DFT) با روش B3LYP و مجموعه پایه LANL2DZ انجام شد. نتایج نشان داد که در مورد فرم های ایزومری، ترکیبات کربونیل کلاستر های فلزی مخلوط کبالت-رودیوم شامل [Co3Rh(CO)12]، [Co2Rh2(CO)12] و [CoRh3(CO)12] کمترین انرژی مربوط به ساختاری است که اتم رودیوم در منطقه apical قرار دارد علاوه بر این خصوصیات الکترونی و طیف سنجی ارتعاشی این ترکیبات نیز بررسی شد که انطباق داده های حاصل با نتیجه های تجربی را تایید می کند. آنالیز NBOو سطوح انرژیLUMO و HOMO نیز برای کلیه ترکیبات محاسبه و بررسی شده است که نتایج آن در ادامه آورده شده است.
    کلید واژگان: خوشه کربونیل چهار هسته ای، خوشه رودیوم کربونیل، خوشه کبالت کربونیل، نظریه تابعی چگالی
    Alireza Salimi *, Zahra Nezhadali Baghan
    To investigate the geometric structure and the effect of metal type and number on the structure of cobalt and rhodium tetranuclear carbonyl cluster catalysts, geometric optimization on the tetranuclear metal clusters of cobalt [Co4(CO)12], rhodium [Rh4(CO)12] and various isomeric structures of mixed cobalt/rhodium metal clusters with different cobalt-rhodium ratios including [Co3Rh(CO)12], [Co2Rh2(CO)12] and [CoRh3(CO)12] were performed using density functional theory (DFT) calculations by B3LYP method and LANL2DZ basis set. The results revealed that in the case of mixed cobalt-rhodium compounds containing [Co3Rh(CO)12], [Co2Rh2(CO)12] and [CoRh3(CO)12], the calculated lowest energy is related to the carbonyl cluster isomeric form in which the rhodium atom is located in the apical region. In addition, the electronic properties and vibration spectroscopy of title compounds were investigated, and which results are in good agreement with the experimental data. The Natural Bond Orbitals (NBO) analysis and LUMO and HOMO energy levels are also calculated and discussed below.
    Keywords: Density Functional Theory (DFT), Cobalt Carbonyl Cluster, Rhodium Carbonyl Cluster, Rhodium-Cobalt Carbonyl Cluster, Tetranuclear Carbonyl Cluster Catalysts
  • Bouallag Fawzia *, A. Bendjeddou, H. Nouioua, T. Abbaz, A.K. Gouasmia, D. Villemin

    This study employed advanced computational methods, including semi-empirical parametric method 3 (PM3) and density functional theory (DFT), to investigate the host/guest inclusion complexes of β-cyclodextrin (β-CD) with homovanilic acid (HVA). Utilizing B3LYP, M08HX, and PW6B95 approaches, global minima were optimized in both vacuum and aqueous phases. The focus spanned complexation, interaction, and deformation energies, as well as the geometry, electronic structure, and chemical reactivity of HVA during encapsulation. Natural-bonding orbital (NBO) simulations highlighted the significant role of intermolecular hydrogen interactions in the stability of HVA/β-CD complexes. The study, employing the Global-hybrid meta-GGA functional methodology (PW6B95/6-31G(d)), shed light on energetically favored molecules, emphasizing superior results in orientation A. The Gauge-Including Atomic Orbital (GIAO) method has been used to study 1H nuclear magnetic resonance (NMR) complexes. .These insights contribute to advancing host-guest systems and drug delivery applications.

    Keywords: β-Cyclodextrin, Homovanilic acid (HVA), Density functional theory (DFT), Natural-bonding orbital (NBO), Gauge-Including Atomic Orbital
  • Seyed Jalal Hoseyni, Ayda Karbakhshzadeh *, Adeleh Moshtaghi Zonouz, Beneen Husseen
    The purpose of this computational study is to measure and evaluate the interaction of one of the important Parkinson's and influenza A drugs with different plate-like nanostructures.The interactions between the diamondoid amantadine molecule and nanosheets including graphene, boron-doped graphene (BC3), and aluminum, silicon, phosphorus and gallium doped BC3 have been studied using the B3LYP method with a basis set of 6-31G(d) by Gaussian software 09. A poor energy interaction between the amantadine drug molecule and the graphene nanoparticle was observed. The Ead (adsorption energy) and Eg (gap energy) of BC3 and Al-, Si-, P-, Ga-doped BC3 nanosheets with amantadine have been calculated. The results show that graphene nanosheets, BC3 and its types doped with the mentioned elements cannot be considered as a suitable sensor for the drug amantadine.
    Keywords: Amantadine, Diamondoid, Sensor, Graphene-Like BC3, Density Functional Theory (DFT)
  • حمیدرضا البرزنیا*، مهدی نظیرزاده

    در این پژوهش جنبه های الکترواپتیکی آلتروپ تتراهگزاگونال- کربن به عنوان یک نانو ساختار دو بعدی تحت تغییرات پارامتر کمانش فشاری بر مبنای نظریه تابعی چگالی (DFT) و روش تقریب پتانسیل کامل PBE-GGA با استفاده از نرم افزار شبیه سازی و کد های محاسباتی بر پایه اصول محاسبات اولیه بررسی شده است. تجزیه و تحلیل نتایج حاصل از محاسبات خواص الکترونی این نانو ساختار، مانند گاف نواری و چگالی حالت ها (DOS) تحت تغییر کمانش، بیانگر این موضوع است که گاف نوار انرژی این نانوصفحه با مقدار 1/61 الکترون ولت به عنوان یک نیمه هادی شکاف باند مستقیم، ابتدا تحت تاثیر فاکتور کمانش فشاری کمی افزایش می یابد و سپس با اعمال ضرایب کمانش فشاری بالاتر، تا 1/11 الکترون ولت کاهش می یابد . خواص اپتیکی این نانوصفحه، در قطبش خارج از صفحه، با اعمال شرایط کمانش فشاری در طیف نور مرئی،تغییرات آرام و منظمی دارد. همچنین با توجه به نتایج حاصله تطابق قابل قبولی بین خواص الکترونی و اپتیکی این نانوساختار دوبعدی مشاهده می گردد که بیانگر مطابقت رفتارهای الکترونی و اپتیکی می باشد که می توان این نانوصفحه کربنی را به عنوان یک ماده مناسب برای طراحی دستگاه های الکترواپتیکی پیشنهاد نمود.

    کلید واژگان: نظریه تابعی چگالی، نانوساختار دو بعدی، کمانش فشاری، خواص الکترواپتیکی، اصول محاسبات اولیه
    Hamidreza Alborznia *, Mehdi Nairzadeh

     In this research, the electro-optical aspects of Tetra-Hexagonal-Carbon allotrope as a two-dimensional nanostructure under compressive buckling parameter based on density functional theory (DFT) with PBE-GGA full potential approximation method using simulation software and computational codes based on first-principles calculations have been investigated. The analysis of the results obtained from the calculations of the electronic properties of this nanostructure, such as the band gap and density of states (DOS) under buckling change, indicates that the energy band gap of this nanosheet as a direct band gap semiconductor with 1.61 eV, increases slightly under the influence of the compressive buckling factor and then decreases down to 1.11 eV by applying higher compressive buckling factors. The optical properties of this nanosheet have smooth and regular changes in the out-of-plane polarization, by applying compressive buckling conditions in the visible light spectrum. Also, according to the obtained results, an acceptable match between the electronic and optical properties of this two-dimensional nanostructure is observed, which indicates the correspondence of electronic and optical behaviors, which can predict this carbon nanosheet is a suitable material for designing electro-optical devices.

    Keywords: Density functional theory (DFT), Two-dimensional nanostructure, Compressive buckling, Electro-optical properties, First-principles calculations
  • حمدالله صالحی*، حسین طولابی نژاد

    در این مقاله ویژگی های الکترونی و ساختاری از جمله ثابت های شبکه، ساختار نوارهای انرژی و چگالی حالت های  در حالت انبوهه و نانوسیم محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریه تابعی چگالی (DFT) و با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو با تقریب های چگالی موضعی (LDA) و تقریب گرادیان تعمیم یافته (GGA) صورت گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که نوارهای انرژی سطح فرمی را قطع نکرده و دارای یک شکاف انرژی به اندازه 4/1 الکترون ولت در نقطه Γ در منطقه بریلوین می باشد که سازگاری خوبی با نتایج تجربی دارد. همچنین شکاف نواری در حالت نانوسیم ها حدود 49/1 الکترون ولت به دست آمد که نسبت به شکاف نواری در حالت انبوهه افزایش یافته است. در نهایت، پارامترهای محاسبه شده سازگاری خوبی با دیگر نتایج دارد.

    کلید واژگان: InP، نظریه تابعی چگالی، شبه پتانسیل ساختار نواری، نانو سیم
    Hamdollah Salehi *, Hossein Tolabinejad

    In this paper, electronic and structural properties such as lattice constant, energy band structure, and density of states of InP in bulk and nanowire are calculated. The calculations have been performed using the Pseudopotential method in the framework of density functional theory (DFT) with local density approximation (LDA), and generalized gradient approximation (GGA) by Quantum Espresso package. The results show a direct bandgap of 1.4 eV at the Γ point in the Brillouin zone and have not cut the Fermi level, with a good agreement with the available experimental results. Also, band structure in nanowires of about 1.49 eV was calculated, which shows an increased bulk state. The calculated results show good agreement with the available experimental results.

    Keywords: InP, Density Functional Theory (DFT), pseudo-potential, Compressibility, band structure, nanowires
  • Michael Orokpo *, R. A. Wuana, H.F. Chuhul, I.S. Eneji
    Cycloeucalenol (CEU) was the major composition of the Benue Propolis extracts identified via proton NMR. The corrosion inhibition behaviour of this extracts on carbon steel in 1.0 M HCl was investigated by using weight loss, electrochemical impedance spectroscopy, and computational methods. The results obtained revealed that the inhibition efficiency increased with an increase in inhibitor concentration, but decreased with increase in temperature. Impedance measurement showed that charge transfer was responsible for the corrosion process. The charge transfer resistance (R2) increased with concentration of the inhibitor as opposed to the double layer capacitance (Cdl) which decreased. The values of the Gibbs free energy (ΔG°) indicated a spontaneous adsorption of the extract components on the metal surface. The physically adsorbed propolis extract onto the carbon steel surface followed Langmuir adsorption isotherm model. The HOMO map shows the electron cloud situated in the C=C sp2 group, and then spread across the three consecutive cyclohexane rings and their substituents. From the Fukui function indices calculations, CEU is discovered to have its site for nucleophilic and electrophilic attacks each at one of carbon atoms of the alkene group in the molecule. The results have demonstrated that the composition of Benue propolis is active inhibitor of corrosion of carbon steel surface in HCl acidic medium.
    Keywords: propolis, Cycloeucalenol, carbon steel, Corrosion Inhibition, Adsorption, Density functional theory (DFT)
  • مریم گودرزی*، شراره تهمتن

    در این مقاله خواص الکترونیکی و اپتیکی گرافن با جذب اتم های بور (B)، نیتروژن (N) ، اکسیژن (O) و فلیور (F) با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن بررسی شده است. در اثر جدب اتم های ذکر شده روی گرافن، اعوجاج لایه گرافن قابل ملاحظه است و باعث تغییر هیبریداسیون آن از sp2 به sp3 می شود. همچنین مشخص شد که گرافن با جذب اتم B به نیم رسانای نوع n و با جذب اتم های F و O به نیمه رسانای نوع p تبدیل می شود در حالیکه با جذب اتم N روی گرافن، این لایه خواص فلزی از خود نشان می دهد. همچنین با جذب اتم N، لایه گرافن مغناطیسی می شود در صورتیکه برای بقیه اتم ها اینچنین نیست. طیف جذب اپتیکی لایه گرافن در حالتهای قطبش نور موازی صفحه (E⊥c)، و عمود بر صفحه (E‖c) و زاویه 45 درجه نسبت به لایه گرافن محاسبه شده است و نتایج برای جذب اتمهای مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. مشاهده شد که در حالت (E⊥c) لایه گرافن به یک سنسور اپتیکی برای تشخیص اتم F و در حالت (E‖c) به یک سنسور اپتیکی برای تشخیص اتم B در محیط تبدیل می شود.

    کلید واژگان: خواص الکترونی و اپتیکی، گرافن تک لایه، نظریه تابعی چگالی (DFT)
    Maryam Goudarzi *, Sharareh Tahamtan

    first principles calculation, we investigate electronic and optical properties of graphene with B, N, O and F adsorption. For the adatom studied the distortion of the graphene layer is quite significant and cause to change hybridization from sp2 to sp3 also we found that B, F and O adsorptions are n-type, p-type and direct semiconductor respectively while N adsorption has a metal behavior. N absorbed graphene show magnetic moment, while B, O and F absorbed graphene exhibit no magnetic moment. The absorption spectrum of monolayer graphene have been calculated for the cases of in plane (E⊥c), out of plane (E‖c) polarization of light and 45° to the plane of graphene layer and compared with atom adsorption on graphene and it was observed that For the case of (E⊥c) the graphene is an optical sensor for finding F atom and in the case of (E‖c) it is an optical sensor to find B atom in environment.

    Keywords: Density Functional Theory (DFT), Mono layer graphene, Structural, Optical properties
  • سیما رستگار*، علیرضا راستکار ابراهیم زاده، جابر جهان بین سردرودی
    در این مطالعه، با محاسبه ی ویژگی ساختاری، الکترونی، نوری و فتوکاتالیستی تک لایه های مکسین، یک خانواده از مواد دو بعدی با کاربردهای گسترده ی آن ها به دلیل ویژگی برجسته شان، از جمله Hf2CO2 و Zr2CO2 ، این تک لایه ها را با استفاده از تابعی های GGA-PBE و HSE06 مورد مقایسه قرار می دهیم. این محاسبات با استفاده از نظریه ی تابعی چگالی (DFT) انجام شده است. سلول واحد این ساختارها و موقعیت اتمی آن ها کامل بهینه شده است. نتایج نشان می دهد که ثابت های شبکه برای نانوساختارهای دو بعدی Hf2CO2 و Zr2CO2 به ترتیب 3/3592 و 3/3771 آنگستروم است. گاف نواری این نانوساختارها از نوع غیرمستقیم است. بر اساس اطلاعات بدست آمده مقدار گاف نواری آن ها با تابعی GGA-PBE به ترتیب 0/92 و0/89 الکترون ولت است. همچنین با تابعی هیبریدی HSE06، گاف نواری بدست آمده به ترتیب 1/75 و 1/72 الکترون ولت است. مشاهده می شود که با تابعی هیبریدی HSE06، میزان گاف نواری بهبود می یابد. بخش های حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک به منظور بررسی ویژگی نوری این ساختارها محاسبه شده است. محاسبات نشان می دهند که مواد مورد مطالعه در مناطق مریی و فرابنفش از جذب بالایی برخوردار هستند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این نانوساختارهای دو بعدی می توانند به عنوان فتوکاتالیست مناسب در فرایند شکافت آب مورد استفاده قرار گیرند.
    کلید واژگان: خواص ساختاری، خواص الکترونی، خواص اپتیکی، فتوکاتالیست، نظریه ی تابعی چگالی (DFT)، نانوساختارهای دو بعدی
    Sima Rastegar *, Alireza Rastkar Ebrahimzadeh, Jaber Jahanbin Sardroodi
    In this paper, the structural, electronic, optical, and photocatalytic properties of MXene monolayers are studied. MXenes are a new class of two-dimensional (2D) transition metal carbides and nitrides with the chemical formula Mn+1Xn (M = Sc, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta; X = C, N; n = 1–3) that etching MAX phases have recently synthesized. We study Hf2CO2 and Zr2CO2 nanostructures, comparing them with the GGA-PBE and HSE06 functionals. These calculations were performed using density functional theory (DFT). The unit cell of these structures and their atomic positions are fully optimized. The results show that the lattice constants for two-dimensional nanostructures Hf2CO2 and Zr2CO2 are 3.3592 and 3.3771 angstroms, respectively. The band gap of these nanostructures is of the indirect type. Based on the information obtained, their band gap values with GGA-PBE functional are 0.92 and 0.89 eV, respectively. The results of calculations with HSE06 hybrid functional show that both Hf2CO2 and Zr2CO2 nanostructures are semiconductors with band gaps of 1.75 and 1.72 eV. It can be seen that with an HSE06 hybrid functional, the amount of band gap improves. The real and imaginary parts of the dielectric function have been calculated to investigate the optical properties of these structures. In addition, the studied materials have high absorption in visible and ultraviolet regions. The obtained results show that these nanostructures may apply in designing optoelectronic devices.
    Keywords: structural properties, Electronic properties, Optical Properties, photocatalyst, Density Functional Theory (DFT), Two-Dimensional Nanostructures
  • حسین رخش بهار، ابراهیم محمدی منش*
    گرافن دو لایه پیچ خورده هنگامی تشکیل می شود که دو لایه گرافن در یک زاویه کوچک پیچ خورده باشند. در این مقاله ساختار الکترونی، مکانیسم جذب، چگالی حالات الکترونی، چگالی حالات جزیی، فرایند انتقال بار، ساختار نواری و زمان بازیابی گرافن دو لایه پیچ خورده با و بدون ناخالصی مس برای شناسایی اکسیژن مورد بررسی قرار گرفته است. تغییرات انرژی، انرژی جذب، افزایش سطح زیر نمودارهای چگالی حالات الکترونی موید افزایش ویژگی حسگری گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس است. همچنین، نتایج نشان داد  نیم رسانای گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس با جذب اکسیژن ویژگی رسانایی پیدا می کند. از سوی دیگر، نتایج محاسبه شده برای زمان بازیابی گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس نشان می دهد، جذب اکسیژن بر این ساختار ثبات بیشتری در مقایسه با گرافن دو لایه پیچ خورده دارد. بر این اساس ترکیب گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس برای کاربردهای حسگری در دماهای بالاتر از دمای اتاق و گرافن دو لایه پیچ خورده در دماهای کمتر از دمای اتاق معرفی می شوند. دمای کاری حسگر اکسیژن برای گرافن دو لایه پیچ خورده 60 کلوین با زمان کاری 28 ثانیه و برای گرافن دو لایه پیچ خورده با ناخالصی مس1600 کلوین با زمان کاری 118 ثانیه بدست آمد
    کلید واژگان: مس، نظریه تابعی چگالی اکسیژن، گرافن دولایه پیچ خورده
    Hossein Rakhshbahar, Ebrahim Mohammadi-Manesh *
    Twisted Bilayer Graphene (TBLG) is formed when two layers of graphene are twisted at a small angle. In this paper, the electrical structure, adsorption mechanism, density of states (DOS), partial density of states (PDOS), charge transfer process, band structure and TBLG recovery time with and without copper impurities have been investigated to identify oxygen. Changes in Fermi energy, adsorption energy, increase in the area under the DOS confirm the increase in sensory properties of Cu-doped TBLG . The results also showed that Cu-doped TBLG semiconductor acquires conductive properties by adsorbing oxygen. On the other hand, the calculated results for Cu-doped TBLG recovery time show that oxygen adsorption on this structure is more stable compared to TBLG. Accordingly, the Cu-doped TBLG compound for sensor applications at temperatures above room temperature and TBLG at temperatures below room temperature are introduced. The working temperature of the oxygen sensor was 60 K for TBLG with a working time of 28 S and 1600 K for the Cu-doped TBLG with a working time of 118 S.
    Keywords: copper, Density Functional Theory (DFT), Oxygen, Twisted bilayer graphene
  • زهرا خراسانی باغینی، علیرضا مصطفایی، محدثه عباس نژاد*

    به عنوان یک خانواده جدید از مواد دو بعدی، فلزات انتقالی کاربیدها و نیتریدها (MXenes) به دلیل کاربردهای بالقوه گسترده در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. در این مطالعه، ساختار های الکترونی و خواص اپتیکی مکسین M=Y, Lu M2CF2 با استفاده از نظریه تابعی چگالی بررسی شده است. تک لایه (Lu2CF2) Y2CF2 نیم رسانا با گاف نواری غیر مستقیم از مرتبه 1.67eV (1.42 eV) است. با مقایسه گاف نواری دو تک لایه Y2CF2 و Y2CCl2، وابستگی خواص الکترونی و متقابلا خواص اپتیکی این ترکیبات به خاتمه سطح، که در فرآیند ساخت مکسین ها رخ می دهد، مشاهده می شود. برای مطالعه خواص اپتیکی، بخش حقیقی و موهومی تابع دی الکتریک محاسبه شد. براساس نتایج به دست آمده، این ترکیبات جذب قابل توجهی درناحیه فرابنفش و مریی دارند که در مقایسه با ترکیباتی نظیر BP، MoS2 و تک لایه Sc2CO2 دارای جذب بهتری در ناحیه مریی هستند. هم چنین؛ ضریب شکست، طیف اتلاف انرژی و رسانندگی اپتیکی این ساختارها بررسی شده است. مطابق نتایج به دست آمده، تک لایه های M=Y,Lu  M2CF2 کاندیداهای مناسب تری برای کاربرد در زمینه الکترونیک، اپتوالکتریک و انرژی خورشیدی هستند.

    کلید واژگان: مکسین ها، تک لایه های دوبعدی M2CF2 (M، Y، Lu)، نظریه تابعی چگالی، خواص اپتیکی
    Zahra Khorasani Baghini, Alireza Mostafaei, Mohaddeseh Abbasnejad *

    As a new family of 2D materials, transition metal carbides and nitrides (MXenes) have attracted growing attention in recent years due to their widespread potential applications. In this study, the electronic structures and optical properties of MXenes M2CF2 (M=Y, Lu) have been investigated using density functional theory (DFT) calculations. Based on the results, the Y2CF2 (Lu2CF2) monolayer is a semiconductor with indirect bandgap of 1.67 eV (1.42eV). Comparing the electronic bandgap of Y2CF2 and Y2CCl2 demonstrates the dependency of electronic and optical properties of these materials to the surface termination taking place during the experimental preparation of MXenes. To study the optical properties, the real and imaginary parts of the dielectric function was calculated. According to the results, there is a remarkable absorption in the ultraviolet and visible regions that they have better absorption compared to that of BP, MoS2 and Sc2CO2 monolayer compositions in the visible region. We have also considered electron energy loss function, refractive index and optical conductivity of the structures. All obtained results express that M2CF2 (M=Y, Lu) monolayers are good candidates for electronic, optoelectronic and solar energy applications.

    Keywords: MXenes, Two-dimensional M2CF2 (M, Y, Lu) monolayers, Density functional theory (DFT), optical properties
  • منیر کمالیان*

    در این مقاله خواص ساختاری، الکترونی و ترابردی نانولوله های زیگزاگ (0و 5) بورون نیتراید (BN)، گالیم آرسناید (GaAs)، گالیم نیتراید (GaN)، گالیم فسفاید (GaP)، ایندیوم نیتراید (InN) و ایندیوم فسفاید (InP) با استفاده از تیوری تابعی چگالی (DFT) ترکیب شده با فرمالیزم تابع گرین غیر تعادلی (NEGF) توسط نرم افزار SIESTA مورد مطالعه قرارگرفته شده است. ساختار باندی الکترونی، چگالی حالات (DOS)، گاف انرژی، مشخصه جریان ولتاژ (I-V) و منحنی ترابرد (dI/dV) این ساختارها تحت شرایط بایاس پایین مورد بررسی قرار گرفت، نتایج بدست آمده ماهیت نیمه هادی این ساختارها را تایید می-نماید. در بین این ساختارها، نانولوله زیگزاگ (0و 5) گالیم فسفاید (GaP) باند گاف انرژی غیر مستقیم را نشان داده است که این ساختار را مناسب برای بکارگیری در نمایشگرهای رنگی می سازد در عوض نانولوله زیگزاگ (0و 5) گالیم آرسناید (GaAs) علاوه بر باند گاف انرژی کوچکتر و چگالی حالات بیشتر مشخصه مقاومت دیفرانسیلی منفی (NDR) از خود نشان داد بگونه ای که می تواند کاندیدای مناسبی برای بکارگیری در قطعات اپتوالکترونیکی سرعت بالا، سوییچ کننده های سرعت بالا و نوسانگرهای سرعت بالا باشد.

    کلید واژگان: ترکیبات گروه III-V، نانولوله، تئوری تابعی چگالی (DFT)، مقاومت دیفرانسیلی منفی (NDR)، نرم افزار SIESTA
    Monir Kamalian *

    In this study, the structural, electronic and transport properties of the (5, 0) zig-zag BN, GaAs, GaN, GaP, InN and InP nanotubes have been studied using Density Functional Theory (DFT) combined with Non-Equilibrium Green’s Function (NEGF) formalism with SIESTA software. The electronic band structure, density of states (DOS), current-voltage (I-V) characteristics and quantum conductance curves (dI/dV) of these structures were studied under low-bias conditions. The obtained results demonstrate that all of these structures exhibit semiconducting behavior but the (5, 0) zig-zag GaP nanotube has an indirect band gap which makes it suitable to use for full color displays. Instead the (5, 0) zig-zag GaAs nanotube has a smaller band gap, the highest value of the electron density of states and it showed the amazing property of Negative Differential Resistance (NDR). Therefore, it is an important candidate to use in high-speed optoelectronic devices, high-speed switching devices and high frequency oscillators.

    Keywords: III-V Compounds, Nanotube, Density functional theory (DFT), Negative Differential Resistance (NDR), SIESTA Software
  • Mozafar Rezaee *, Shahrbanoo Rahman Setayesh

    In this study, the adsorption of para-chlorophenol on phosphorus-doped polypyrrole was investigated using density functional theory (DFT). Calculations are performed at two levels b3lyp/6-31+G(d, p) and wb97xd/6-31+G(d, p), for two orientations of adsorbate molecules. The correlation-exchange function wb97xd shows more negative adsorption energy for the adsorption of these compounds. Evaluation of energy level changes of HOMO and LUMO orbitals, hardness, chemical potential, softness, electrophilicity, diploe moment, charge transfer by Molliken method and natural bond orbitals (NBO), adsorption energy, the density of states (DOS) diagrams, molecular electrostatic potential (MEP), Intermolecular distances and analysis of non-covalent interactions (NCI) have been performed. Analysis of non-covalent interactions shows more van der Waals interactions between adsorbent and adsorbate in the wb97xd correlation-exchange function compared to b3lyp.

    Keywords: Adsorption, para chlorophenol, phosphorus-doped polypyrrole, Density functional theory (DFT)
  • مرجانه صمدی زاده، نسرین مسن آبادی*، مهسا علیرضایی

    پژوهش حاضر که به صورت مطالعه ی کاربردی-توسعه ای انجام گرفته است و به بررسی افزایش کارایی و بهبود ویژگی نانولوله های بور نیتریدی تک دیواره آرمچیر (6و6) به عنوان نانوحامل برای داروی داکاربازین می پردازد. این بررسی به طریق نظری به بارگذاری داروی داکاربازین بر نانولوله نیترید بور (6و6) در جهات متفاوت می پردازد و اثرات ناشی از عدم استقرار الکترونی، برهمکنش های الکترواستاتیکی و دافعه های فضایی را بر ویژگی ساختاری، الکترونی و واکنش پذیری داروی داکاربازین بر بستر نانولوله نیترید بور(6و6) با طول 6 آنگستروم مورد بررسی قرار گرفت و محاسبات گفته شده با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی تیوری تابعیت چگالی،(Density Functional Theory) DFT، در سطح نظری محاسباتیB3LYP/6-31G* به کار گرفته شد. از توزیع اوربیتال های مولکولی نیز برای فهم تغییرات الکترونی ساختارها، انرژی جذب  (Ead)و هدایت الکتریکی در طی فرایند جذب استفاده شد. همچنین، از آنالیز NBO (Natural Bond Orbital analysis)، برای محاسبه اثرات انتقالات الکترونی ناشی از برهمکنش های استریوالکترونی و برهمکنش های الکترواستاتیکی و سایر ویژگی سیستم های مورد نظر به کار گرفته شد. نقش پارامترهای ساختاری، انتقالات الکترونی، انرژی اوربیتال های دهنده و پذیرنده الکترون، جمعیت های اوربیتالی و چگالی بار بر بستر نانولوله های نیترید بور در واکنش با داروی داکاربازین مورد بررسی قرار گرفت. به منظور تعیین خاصیت رسانایی الکتریکی و رفتار شیمیایی نانولوله های بور نیتریدی در واکنش با داکاربازین، انرژی های الکترونی و ممان های دوقطبی مورد محاسبه قرار گرفت.

    کلید واژگان: داکاربازین، نانولوله نیترید بور (6، 6)، انرژی جذب، تئوری تابعیت چگالی، برهمکنش های الکترواستاتیکی
    M.Samadizadeh, N.Masnabadi*, M.Alirezayi

    The present study is an applied-developmental study that investigates the increase in efficiency and improvement of the properties of single-walled boron nitride nanotubes (6,6) as nanocarriers for dacarbazine. In this research, the loading of dacarbazine on boron nitride nanotube (6,6) was investigated theoretically and the electron delocalization effects, electrostatic interaction, steric repulsion effects on the structural, electronic properties, and reactivity of dacarbazine on the boron nitride nanotube substrate were studied using quantum mechanical calculations of DFT (Density Functional Theory) evaluated at the B3LYP/6-31G* level of theory. The molecular orbitals distribution was investigated to understand changes in the electronic structures, adsorption energies (Ead), and electrical conductivity during the adsorption process. Frequency calculations were performed to determine the thermodynamic functions and vibrational frequencies in the gas phase. NBO (Natural Bond Orbital analysis) analysis was used to calculate the electronic transition effects as well as electrostatic interactions and other properties of the studied systems. The role of structural parameters, electron transfers, donor-acceptor orbital energies, orbital populations, and NBO charges on the boron nitride nanotube in interaction with dacarbazine were discussed. To determine the electrical conductivity and chemical properties of boron nitride nanotubes reacting by dacarbazine, electron energies, the dipolar moment was calculated and investigated.

    Keywords: “Dacarbazine”, “Boron nitride nanotube (6, 6)”, “Adsorption energy”, “Density functional theory (DFT)”, “Electrostatic interaction”
  • Elham Hedayatirad, Pouran Pourhakkak *, Hadis Mohammadpour, Hamidreza Shamlouei, Zohreh Khajehali
    In the present study, the effect of transition elements on structural properties and electronic and linear optical and nonlinear optical (NLO) properties of fullerene C20 was studied by replacing the transitions elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn with one of the C20 carbon atoms at theoretical B3LYP/6-31+G(d) level. Frequency calculations for all optimized structures show no imaginary frequency which is the important evidence for their stability. It was observed as the result of the doping of transition metals the values of Eg (highest occupied molecular orbital–lowest unoccupied molecular orbital gap) was reduced which shows improving the electrical properties of the C20 by doping the transition metal atoms instead of one of the carbon atom. Additionally, transition metal doping in the C20 nanocluster enhances its dipole moment which the C19Sc nanocluster has the highest and the C19Cu has the lowest dipole moment. Finally, it has been demonstrated that in the presence of the first raw transition metal of periodic table in C20, the values of polarizability and first hyperpolarizability (α and β0) increases which the highest values of α and β0 was obtained via Sc and Mn atoms doping.
    Keywords: Fullerene C20, Nonlinear optical property (NLO), Intermediate metals, Density functional theory (DFT), The first hyperpolarizability (β0)
  • Hossein Bahmani Kazerooni, Rahim Ghayour *, Farshad Pesaran
    Phosphorene nanoribbon (PNR) is a two-dimensional crystalline substance possessing semiconductor property, which makes it a new promising gas sensor. The gas sensing performance significantly depends on the adsorption mechanism and the strength of bonding between gas molecules and phosphorene atoms. Adsorption of a gas molecule onto PNR can be investigated through different parameters, such as interatomic energy, distance between atoms, and changes in the band gap energy of PNR. In this research, first, the PNR relaxation is carried out for minimum energy of whole structure. Second, the folding and tubing of PNR are investigated for their stability and minimum energy specification. Next, we constructed a phosphorene nanotube (PNT) by connecting two folded PNR that we called it unconventional PNT (UPNT). We compared conventional cylindrical PNT (CPNT) with UPNT for their energies and electrical properties. In the final step, as gas nanosensor, the gas sensing behavior and specifications of CPNT and UPNT are investigated in the presence of several gases. Since a phosphorene nanotube generally has a stable structure, the presence of gas molecules causes deformation of crystalline of structure and change in its electronic properties. For evaluating the sensing properties of CPNT and UPNT, their I-V characteristics, density of states and energy band diagrams are calculated and compared in the absence and presence of gas molecules. The adsorption of CO, , , NH, and  gas molecules onto UPNT and CPNT are done in detail. The results show that the sensitivity of UPNT gas sensor is higher than that of CPNT for detecting special gas molecules. We further investigated the amount of charge transfer utilizing the nonequilibrium Green’s function (NEGF) formalism which is applied on crystallized atomic configuration.
    Keywords: Density functional theory (DFT), Gas sensor, Nonequilibrium Green’s Function (NEGF), Phosphorene Nanoribbon (PNR), Phosphorene Nanotube (PNT)
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال