مطالعه ی قابلیت نانوساختارهای بر پایه ی گرافن به عنوان باتری های یون سدیم

در این پژوهش، نانو ساختارهای بر پایه ی گرافن با روش های شیمی کوانتمی محاسباتی شبیه سازی شده و برهم کن های جداگانه یون های ایزوالکترونیک سدیم و فلورید با وجه های درونی و بیرونی آن ها مطالعه شد. همچنین، برهمکنش های هم زمان این یون ها با وجه های درونی و بیرونی نانو ساختار ها با دو مدل بررسی شد. در مدل اول،یون فلورید با وجه بیرونی و یون سدیم با وجه درونی نانو ساختار ها به طور همزمان برهمکنش می دهد و در مدل دوم، موقعیت های یون ها تعویض شده تا اثر آن بر انرژی های اتصال کمپلکس های سه تایی مربوطه مطالعه شود. نتیجه ها مشخص نمود که انرژی های اتصال در مدل اول نسبت به مدل دوم به طور میانگین به میزان 90/1 کیلو کالری بر مول بیش تر است. همچنین، کاهش  استقرار نیافتگی الکترونی/ افزایش استقرار نیافتگی الکترونی در حلقه ی مرکزی نانو ساختارها برای برهمکنش یون ها با وجه بیرونی آن ها در مدل اول/مدل دوم دلخواه تر است. نتیجه ها پیشنهاد می کند که نانو ساختار های بر پایه ی گرافن به دلیل داشتن ویژگی های یگانه ساختاری و الکترونی بسترهای خوبی برای برهم کنش های یون ها هستند و می توانند به عنوان باتری های یون سدیم در نظر گرفته شوند. همچنین، افزایش انحنای نانو ساختار ها منجر به عامل دار شدن بهتر وجه های بیرونی آن ها با یون های با بار منفی می شود و می توان با تغییر دادن چگالی های ابر الکترونی دیواره آن ها عملکرد شان را به عنوان باتری های یونی بهینه نمود.