بخشی از مقاله
چکیده
خواص الکترونیکی تکلایه مولیبدن- ديسولفاید در حضور تعدادي انواع مولکول ساده گازي از قبیل مونواکسیدکربن، دياکسیدکربن و مونواکسیدنیتروژن با استفاده از محاسبات اصول اولیه مبتنی بر نرمافزار سیاستا مطالعه میشود. نتایج نشان میدهند، جذب مولکول مونواکسید نیتروژن به طور قابلتوجهی باعث تغییر چگالی حالتهاي تکلایه مولیبدن-ديسولفاید میشود، در بررسی جزئی تر نشان میدهد، هر دو اتم اکسیژن و نیتروژن در ایجاد یک سیستم قطبیده اسپینی در مورد سیستم متشکل از تکلایه مولیبدن- ديسولفاید و مولکول جذبشده مونواکسیدنیتروژن نقش دارند.
مقدمه
بهتازگی، تکلایه مولیبدن-رديسولفاید به واسطه خواص الکترونیکی و اپتیکی قابلملاحظه، مورد توجه بسیاري از محققان قرار گرفته است .[2-1] رنانومواد به دلیل نسبت سطح به حجم بزرگ، مستعد تاثیرات قابلملاحظهاي به واسطه جذب هستند.راین ویژگی باعث آشکارسازي مولکولهاي شیمیایی جذبشده می-شود، که به نوبه خود میتواند خواص میزبان را تنظیم کند.رعلاوه براین، طبیعت نیمههادي مولیبدن-ديسولفاید براي مدوله کردن مشخصههاي ترابرد در معرض نور یا اعمال ولتاژ بایاس درگاه می-تواند در بهبود عملکرد حسگري آنها مفید باشد.ربنابراین، به دلیل گافنواري ذاتاً بزرگ و نسبت سطح به حجم بالا، میتوان این مواد را براي کاربردهاي حسگري به کار گرفت. ردر این مقاله به محاسبه خواص الکترونیکی تکلایه مولیبدن-ديسولفاید در حضور تعدادي انواع مولکول ساده گازي از قبیل مونواکسیدکربن، دياکسیدکربن و مونواکسیدنیتروژن پرداخته میشود. ردر این بررسی، محاسبات اصول اولیه براي مولکولهاي جذبشده بر روي سطح تکلایه مولیبدن-ديسولفاید به کار گرفته میشود.
جزییات محاسباتی
اثرات جذب چند مولکول گازيربر روي خواص ترابرد تکلایه مولیبدن-ديسولفاید بررسی میشود تا قابلیت حسگري تکلایه مولیبدن-ديسولفاید نسبت به این مولکولها آشکار شود.ربه همین دلیل، محاسبات واهلش ساختاري بر اساس نظریه تابعی چگالی و با استفاده از نرمافزار سیاستا [4-3] انجام میشود .راین نرمافزار از اوربیتالهاي اتمی عددي به عنوان مجموعه پایه و از شبهپتانسیل ترولیر-مارتین براي توصیف برهمکنش الکترون-یون استفاده می-کند.راتمهاي مولیبدن و سولفور به ترتیب، به وسیله الکترونهاي ظرفیت 5s1 4 d 5 رو 3s2 3 p4 ربه همراه شبهپتانسیل بارهاي یونی مربوطه توصیف میشوند.رعلاوهبراین، در محاسبات از پایه قطبیده زتاي دوگانه استفاده میشود.رهمچنین، توصیف قطبش اسپینی براي انجام محاسباترجذب مولیبدن-ديسولفاید در معرض مولکول گازي مونواکسیدنیتروژن بهکار گرفته میشود، زیرا این مولکول، پارامغناطیسی است.
بهینهسازيهاي هندسی مطابق با فرضیاتی که بیان شد، انجام می-شود. ربراي این منظور، یک ابریاخته تکلایه مولیبدن-رديسولفاید در غیاب و در حضور چند مولکول گازي ساده شامل مونواکسیدکربن، دياکسیدکربن و مونواکسیدنیتروژن واهلش می-یابد.ربه همه مولکولهاي گازي اجازه داده میشود تا بر روي سطح تکلایه مولیبدن-ديسولفاید جذب شوند که مکان نهایی آنها در شکل 1 رآورده شده است. رهمه اتمها کاملاً واهلش مییابند تا قدرمطلق نیروهاي اتمی بیشینه، کمتر از 0.02 رالکترونولت بر آنگستروم شود. رتمامی رمحاسبات واهلش ساختاري به ازاي یک ابریاخته تتراگونالی با ثابتهاي شبکه 16.68 15.99 20.00ردر واحد آنگستروم انجام میشود عشکل 1لا.ربزرگی ابریاخته بهگونهاي انتخاب میشود که از برهمکنش بین مولکولهاي گازي در ابریاختههاي مجاور جلوگیري شود. رفاصله جدایی بین لایهها در راستاي محور z ، 20.00رآنگستروم انتخاب شده است تا از برهم-کنش تکلایههاي شبیهسازيشده جلوگیري شود. رهمچنین، مش-بندي Monkhorst-Pack ر3 3 1 ربراي انتگرالگیري منطقه اول بریلوین انتخاب میشود.
بحث و نتیجهگیري
به منظور بررسی اثرات جذب فیزیکی این مولکولهاي گازي بر روي خواص الکترونیکی تکلایه مولیبدن-رديسولفاید، چگالی حالتهاي کل و چگالی حالتهاي جزیی سیستمهاي مورد بررسی با استفاده از حل خودسازگار معادله شرودینگر از روش قطري-سازي هامیلتونی محاسبه شدند عشکلهاي 2 رو 3 ررا ببینیدلا.ر تغییراتی که در خواص الکترونیکی تکلایه مولیبدن-ديسولفاید به واسطه جذب مولکولها ایجاد میشود، مستقل از مکان مولکول-هاي جذبشده و البته، وابسته به سمتگیري مولکولها است.ربه طور مثال، انرژي جذب، میزان انتقال بار و غیره به سمتگیري مولکولها بستگی دارد .[5]در همه نمودارها، انرژي فرمی به صفر جابهجا شده است.
شکل 2ر به وضوح نشان میدهد که جذب دو مولکول مونواکسیدکربن و دياکسیدکربن باعث جابهجایی اندك حالتها به سمت انرژيهاي منفی میشود، این درحالی است که جذب این دو مولکول باعث تغییر قابلتوجهی در حالتها نمیشود. ردر مقابل، جذب مولکولر مونواکسیدنیتروژن به طور قابلتوجهی باعث تغییر حالتهاي تک-لایهرمولیبدن-ديسولفاید میشود. ردر واقع، حضور مولکول گازي جذبشده مونواکسید نیتروژن بر روي سطح تکلایه مولیبدن-دي-سولفاید باعث میشود که نه تنها حالتهاي تکلایه تغییر کنند، بلکه به سمت انرژيهاي کمتر نیز به طور قابلتوجهی جابهجا شوند.ردلیل آن میتواند به مقدار بار انتقالیافته از مولکول جذب-شده مونواکسیدنیتروژن به تکلایه مربوط باشد.
مقدار این انتقال بار در مورد مونواکسیدنیتروژن جذبشده، قابلتوجه است، که با استفاده از آنالیز جمعیت مولیکن مقدار 0.056eرتخمین زده میشود،ر درحالیکه انتقال بار درسیستمهاي شامل مولکولهاير مونواکسیدکربن و دياکسیدکربن به ترتیب -0.003e ر رو 0.01e ربه دست آمدهاندرعجدول 1لا.رعلاوهربراینها، سیستم شامل تکلایه و مولکول جذبشده مونواکسیدنیتروژن، رفتار نیمههادي نوع دهنده از خود نشان میدهند. رهمچنین، تفاوت بین چگالی حالتهاي اسپین بالا و اسپین پایین در تراز فرمی تکلایه مولیبدن- ردي-سولفاید بیانگر یک سیستم قطبیده اسپینی است.رگشتاور مغناطیسی خالص پیشبینیشده ما براي این سیستم، 1.00 رمگنتون بوهر به دست آمده است.راشاره به این موضوع میتواند مفید باشد،
