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

در این پژوهش، نانو­­ساختارهای بر پایه­ی گرافن با روش­ های شیمی کوانتمی محاسباتی شبیه­ سازی شده و برهم کن ­های جداگانه یون­ های ایزوالکترونیک سدیم و فلورید با وجه­های درونی و بیرونی آن­ ها مطالعه شد. همچنین، برهمکنش­ های هم زمان این یون ­ها با وجه­ های درونی و بیرونی نانو­ساختار­ها با دو مدل بررسی شد. در مدل اول،یون فلورید با وجه بیرونی و یون سدیم با وجه درونی نانو­ساختار­ها 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 انرژی­های اتصال در مدل اول نسبت به مدل دوم به طور میانگین به میزان ۹۰/۱ کیلو کالری بر مول بیش ­تر است. همچنین، کاهش  استقرار نیافتگی الکترونی/ افزایش استقرار نیافتگی الکترونی در حلقه ­ی مرکزی نانو­ساختارها برای برهمکنش یون­ ها با وجه بیرونی آن­ ها در مدل اول/مدل دوم دلخواه­ تر است. نتیجه­ ها پیشنهاد می­ کند که نانو­­ساختار­های 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 باتری­های یون سدیم در نظر گرفته شوند. همچنین، افزایش انحنای نانو­ساختار­ها منجر به عامل­دار شدن بهتر وجه های بیرونی آن­ها با یون­ های با بار منفی می ­شود و می­ توان با تغییر دادن چگالی­ های ابر الکترونی دیواره آن­ها عملکرد­شان را به عنوان باتری­ های یونی بهینه نمود.

کلیدواژه ها:

نانو ساختار ، گرافن ، انتقال بار ، انرژی اتصال ، آروماتیسیته