بررسی اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی پلی تیوفن با استفاده از روشهای آغازین و نظریه تابع چگالی

نوع فایل :word

تعداد صفحات :۱۶۱

امروزه پلیمر­ها با قابلیت­های فراوان و کاربرد گسترده­ای که دارند بسیاری از جنبه­ های زندگی ما را پوشش داده­اند. یک دسته از این مواد، پلیمر­های رسانا هستند. در دهه­ های اخیر تحقیقات وسیعی در کشف قابلیت­های جدید این پلیمر­ها، بهینه کردن خواص و کاربرد­های نوین آن­ها صورت گرفته است. در این پایان­ نامه به پلی­تیوفن که یکی از پلیمر­های رسانا­ست توجه کرده ­ایم و اثرات استخلاف آلکیل بر خواص ساختاری و الکترونی این پلیمر بررسی شده است. بررسی­های خود را با استفاده از روش­های آغازین و نظریه تابعی چگالی انجام داده ­ایم. ساختار کلیه مونومر­ها و الیگومر­های مورد مطالعه توسط مجموعه پایه   ۶ -۳۱G** بهینه گردید. نتایج محاسبات روی مونومر­ها نشان داده است که با اتصال آلکیل به تیوفن، طول پیوند­ها تغییر می­کند اما با افزایش طول استخلاف آلکیل تغییری در هندسه مولکول ایجاد نمی­شود. همچنین در اثر استخلاف تساوی بار در موقعیت­های α و ´α و همچنین β و ´β حلقه مونومر از بین می­رود و چگالی بار در موقعیت­های نزدیک به استخلاف کاهش و در موقعیت­های دورتر افزایش می­یابد. بررسی شکاف انرژی در مونومر­ها نشان داده است که با اتصال گروه آلکیل به تیوفن، شکاف انرژی کوچک می­شود و با افزایش طول استخلاف این شکاف کوچک­تر می­شود اما برای آلکیل­های بزرگ­تر از پروپیل تغییر چندانی در شکاف انرژی به وجود نمی­آید. لذا استخلاف­های متیل، اتیل و پروپیل برای بررسی الیگومر­ها انتخاب شده­اند. ما با مطالعاتی که روی ساختار  الیگومرهای ۳- آلکیل تیوفن انجام داده­ایم، پیکربندی HT – HT را برای محاسبات الیگومر­ها انتخاب کردیم. محاسبات انجام گرفته روی الیگومر­های خنثی و رادیکال کاتیون نشان داد که  الیگومر­های رادیکال کاتیون ویژگی­های بسیار بهتری دارند. سیستم مزدوج در آن­ها همگن است و پیچش ندارد که این لازمه رسانایی در یک پلیمر مزدوج است. همچنین مطالعات روی شکاف انرژی نشان داد که با افزایش طول زنجیر الیگومر شکاف کوچکتر می­شود. بررسی نتایج بدست آمده نشان می­دهد که با وجود اختلافاتی که در روند شکاف انرژی در الیگومر­های کوچک­تر دیده می­شود با بزرگ­تر شدن طول زنجیر پلیمری و سیستم مزدوج، این تفاوت­ها کمتر می­شود و به نظر می­رسد برای الیگومر های طویل­تر نوع استخلاف آلکیل اثر چندانی بر شکاف انرژی ندارد. همچنین مطالعات روی پتانسیل یونش الیگومر­های ۳- آلکیل تیوفن نشان از کاهش پتانسیل یونش با افزایش طول زنجیر دارد.