دانشگاه آزاد اسلامي
واحد رشت
دانشكده علوم پايه
گروه آموزشي شيمي
پايان نامه جهت دريافت درجه كارشناسي ارشد
رشته: شيمي گرايش: آلي
عنوان:
مطالعه نظري 8 – هيدروكسي كينولين با فولرن ها و
نانو لوله هاي كربني به عنوان نانو حامل هاي انتقال دارو
استاد راهنما:
جناب آقاي دكتر مجيد كيا
دانشجو:
فرامرز حيدري كسمائي
تابستان 1393
s
تقديم به:
همسر و فرزندان عزيزم كه دوستشان دارم.
سپاسي صميمانه از جناب آقاي دكتر مجيد كيا كه را هنمايي ها و كمك ها ي بي دريغ و روحيه ي
مهربان ايشان‌ ، سختي كار را برمن آسان نمودند.
وتشكرخالصانه از سركار خانم دكتر نغمه دليلي وجناب آ قاي دكتر حسين طاهرپوركه زحمت داوري اين پايان نامه را تقبل فرمودند.

فهرست مطالب
عنوانصفحه
فصل اول:نانوتكنولوژي1
1-1) مقدمه2
1-2) تاريخچه ي نانوتكنولوژي2
1-3) دگرشكلهاي كربن3
1-3-1) گرافيت:3
1-3-2) الماس:4
1-3-3) نانولوله كربني (CNT):4
1-3-4) فولرنها:5
1-4) نانولوله ها5
1-4-1) انواع نانولوله هاي تك ديواره6
1-4-1-1) نانولوله كربني نوع صندلي6
1-4-1-2) نانولوله كربني زيگزاگ7
1-4-1-3) نانولوله كايرال يا نامتقارن7
1-5) خواص فيزيكي وشيميايي نانولوله ها8
1-6) روشهاي سنتزنانولوله هاي كربني9
1-6-1) روش قوس الكتريكي9
1-6-2) روش تبخيرليزري10
1-6-3) رسوب گذاري بخارشيميايي (CVD)10
1-7) كاربرد نانولوله ها11
1-7-1) به كارگيري نانولوله ها درپزشكي (انتقال دارو)11
1-7-2) كاربرد نانولوله در تشخيص و درمان سرطان12
1-7-3) كاربرد نانولوله ها دركامپوزيتها12
1-7-4) كاربرد نانولوله ها در الكترونيك13
1-7-5) كاربرد نانولوله ها در صنعت ساختمان14
1-8) فولرنها14
1-9) خواص فولرنها15
1-10) كاربرد فولرنها16
1-10-1) كاربرد فوتونيك17
1-10-2) تقويت كننده كامپوزيتها17
1-10-3) دارورساني17
1-11) روشهاي توليد فولرنها17
1-12) 8- هيدروكسي كينولين18
1-12-1) كاربرد پزشكي18
1-12-2) كاربرد 8-HQ دركشاورزي19
1-12-3) كاربرد 8-HQ در صنعت مهندسي پليمر19
فصل دوم:شيمي محاسباتي20
2-1) مقدمه21
2-2) شيمي انفورماتيك21
2-3) مكانيك مولكولي22
2-4) روشهاي ساختارالكتروني23
2-4-1) روشهاي نيمه تجربي 23
2-4-2) روشهاي آغازين24
2-5) گوسين24
2-6) روشهاي محاسباتي گوسين25
2-6-1) روش ميدان خودسازگارهارتري فاك (HF)25
2-6-2) نظريه تابع چگالي (DFT)27
2-6-3) مجموعه هاي پايه28
2-7) جابه جايي شيميايي مستقل ازهسته (NICS)31
2-8) آناليز اوربيتال پيوند طبيعي (NBO)33
2-9) HOMO وLUMO33
2-10) قطبش پذيري- سختي و نرمي35
2-11) مقايسه و تفسير محاسبات بار اتمي36
فصل سوم:روش كار و محاسبات37
3-1) روش انجام كار38
3-2) انرژي اتصال54
3-3) بارهاي اتمي55
3-4) ممان دوقطبي59
3-5) طول پيوند61
3-6) محاسبات زاويه63
3-7) خواص بنيادي66
3-7-1) بررسي مقادير انرژي يونش (I)67
3-7-2) بررسي مقادير الكترونخواهي (A)68
3-7-3) بررسي مقادير پتانسيل شيميايي (μ)68
3-7-4) بررسي مقادير سختي (η ) و نرمي (σ )68
3-8) شكاف بين HOMOو LUMO 69
بحث و نتيجه گيري93
منابع:94
فهرست شكل ها
عنوان صفحهشكل 1-1) ساختار گرافيت3شكل 1-2) ساختار بلوري الماس4شكل 1-3) ساختار نانولوله كربني4شكل 1-4) ساختار فولرن C605شكل 1-5) ساختار نانولوله كربني صندلي6شكل 1-6) ساختار نانولوله كربني زيگزاگ7شكل 1-7) ساختار نانولوله كربني كايرال7شكل 1-8) نمايي از چگونگي تشكيل سه نوع نانولوله مختلف8شكل 1-9) چگونگي توليد نانولوله كربني به وسيله ليزر10شكل 1-10) ساختار 8- هيدروكسي كينولين18شكل (2-1): رابطه كمي ميان انرژي اوربيتال ها، سختي و نرمي35شكل 3-1) ساختار 8-HQ40شكل 3-2) ساختار C6040شكل 3-3) ساختار CNT(9,0) 40شكل 3-4) ساختار CNT(8,0)41شكل 3-5) ساختار CNT(5,5)41شكل 3-6) ساختار CNT(5,5) doped Al41شكل 3-7) ساختار CNT(5,5) doped Ga42شكل 3-8) ساختار BNNT(8,0)42شكل 3-9) ساختار BNNT(5,5)42شكل 3-10) ساختار BNNT doped Ge43شكل 3-11) ساختارBPNT(7,0)43شكل 3-12) ساختار (a) C60 and 8-HQ44شكل 3-13) ساختار C60 and 8-HQ.OH (b)44شكل 3-14)ساختار CNT(9,0) and 8-HQ.OH ( c )45شكل 3-15)ساختار CNT (9,0) and 8-HQ.N ( d )45شكل 3-16)ساختارOH(e). CNT(5,5) and 8-HQ46شكل 3-17)ساختار CNT(5,5)and 8-HQ.N(f)46شكل 3-18)ساختار CNT(5,5) doped Ga and 8-HQ.N (g)47شكل 3-19)ساختار(h) CNT(5,5) doped Ga and 8-HQ.OH47شكل 3-20)ساختار CNT(5,5) doped Al and 8-HQ.N(i)48شكل 3-21)ساختار CNT(5,5) doped Al and 8-HQ.OH(j)48شكل 3-22)ساختار CNT(8,0) and 8-HQ.N(k)49شكل 3-23)ساختارCNT(8,0) and 8-HQ.OH(l)49شكل 3-24)ساختارBNNT(5,5) and 8-HQ.OH(m)50شكل 3-25)ساختار( n ) BNNT(5,5) and 8-HQ.N50شكل 3-26)ساختارBNNT doped Ge and 8-HQ.OH (o)51شكل 3-27)ساختار BNNT doped Ge and 8-HQ.N(p)51شكل 3-28)ساختارBNNT(8,0) and 8-HQ.N(q)52شكل 3-29ساختارr)) BNNT(8,0) and 8-HQ.OH52شكل 3-30)ساختارBPNT(7,0) and 8-HQ .OH( s )53شكل 3-31)ساختار( t) BPNT(7,0) and 8-HQ.N53شكل 3-32) اوربيتال هاي HOMO وLUMO مولكول دارويي 8- هيدروكسي كينولين 72شكل 3-33) طيف DOS مولكول دارويي 8- هيدروكسي كينولين (8-HQ)72شكل 3-34) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختار C60 and 8-HQ (a)73شكل 3-35) طيف DOS فولرن C60 و ساختار C60 and 8-HQ73شكل 3-36) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار C60 and 8-HQ.OH(b)74شكل 3-37) طيف DOS ساختارC60 and 8-HQ.OH74شكل 3-38) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختار CNT(9,0) and 8-HQ.OH (c).75شكل 3-39) طيف DOS نانولوله هاي CNT(9,0) وCNT(9,0) and 8-HQ.OH ( c )75شكل 3-40) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختارCNT (9,0) and 8-HQ.N (d)76شكل 3-41(طيف DOS ساختار (d)CNT(9,0) and 8-HQ.N76شكل 3-42) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار CNT(5,5) and 8-HQ.OH(e)77شكل 3-43) طيف DOS نانولوله هاي CNT(5,5) و CNT (5,5) and 8-HQ.OH(e)77شكل3-44) اوربيتال هاي HOMO وLOMO ساختار CNT (5,5) and 8-HQ.N(f)78شكل 3-45) طيف DOS ساختار CNT(5,5) and 8-HQ.N(f)78شكل 3-46) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختارCNT(5,5) Ga and 8-HQ.N(g)79شكل 3-47) طيف DOS نانولوله هاي CNT(5,5) Ga and 8-HQ.N(g) , CNT(5,5) Ga79شكل 3-48) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار CNT(5,5) Ga and 8-HQ.OH(h)80شكل 3-49) طيف DOS ساختار CNT (5,5) Ga and 8-HQ.OH(h)80شكل 3-50) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار CNT(5,5) Al and 8-HQ.N(i)81شكل 3-51) طيف DOS نانولوله هاي CNT(5,5) Al and 8-HQ.N(i) , CNT(5,5) Al81شكل 3-52) ا وربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار CNT (5,5) Al and 8-HQ.OH(j)82شكل 3-53) طيف DOS ساختار CNT(5,5) Al and 8-HQ.OH(j)82شكل 3-54) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختا ر CNT( 8,0) and 8-HQ.N(k)83شكل 3-55) طيف DOS نانولوله هاي CNT( 8,0) و CNT (8,0) and 8-HQ.N(k)83شكل 3-56) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار CNT (8,0) and 8-HQ.OH (L)84شكل 3-57) طيف DOS ساختار CNT( 8,0) and 8-HQ.OH (L)84شكل 3-58) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار BNNT (5,5) and 8-HQ.OH (m)85شكل 3-59) طيف DOS نانولوله هاي BNNT (5,5) و BNNT( 5, 5) and 8-HQ.OH(m)85شكل 3-60) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختا ر BNNT (5,5) and 8-HQ.N(n)86شكل 3-61) طيف DOS ساختار BNNT(5,5) and 8-HQ .N(n)86شكل 3-62) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار BNNT Ge and 8-HQ.OH (o)87شكل 3-63) طيف DOS نانولوله هاي BNNT Ge و BNNT Ge and 8-HQ.OH(o)87شكل 3-64) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار BNNT Ge and 8-HQ .N(p)88شكل 3-65) طيف DOS ساختار Ge and 8-HQ.N(p) BNNT88شكل 3-66) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار BNNT(8,0) and 8-HQ.N(q)89شكل 3-67)طيفDOS نانولوله هاي BNNT(8,0) و(q) BNNT(8,0) and 8-HQ.N89شكل 3-68) اوربيتال هاي HOMO و LUMO ساختار BNNT (8,0) and 8-HQ.OH (r)90شكل 3-69) طيف DOS ساختار BNNT(8,0) and 8-HQ.OH(r)90شكل 3-70) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختار BPNT (7,0) and 8-HQ.OH(s)91شكل 3-71) طيف DOS نانولوله هاي BPNT(7,0) and 8-HQ.OH(s) و BPNT(7,0)91شكل 3-72) اوربيتال هاي HOMO وLUMO ساختار BPNT (7,0) and 8-HQ.N(t)92شكل 3-73) طيف DOS ساختار BPNT(7,0) and 8-HQ.N (t)92
فهرست جداول
عنوان صفحهجدول (2-1): شيوه هاي مربوط به روش هاي تقريبي مختلف25جدول 3-1) نماد گذاري مولكول هاي تحقيق شده39جدول 3-2) انرژي ساختارها پس از قرار گرفتن مولكول 8-HQبر روي فولرن و نانولوله ها54جدول 3-3) مقادير بارهاي اتمي مولكول 8-HQ ، قبل و پس از اتصال بر سطح نانولوله ها به روش DFT/B3LYP 6-31G^(* )56جدول 3-4) ممان دوقطبي ساختارها، قبل و بعد از اتصال مولكول 8-HQ به نانولوله ها به روشDFT/B3LYP 6-31G^(* )60جدول 3-5) مقادير طول پيوند بين اتم هاي مولكول 8-HQ ، قبل و بعد از اتصال به نانولوله ها، به روش DFT/B3LYP 6-31G^(* ) بر حسب آنگستروم (Å)61جدول 3-6) مقادير زاويه پيوند 8-HQ قبل و بعد از اتصال به نانولوله ها به روشDFT/B3LYP 6-31G^*64جدول 3-7) خواص بنيادي ساختارها67جدول 3-8) شكاف بين HOMO–LUMO پس از قرار گرفتن مولكول 8-HQ بر سطح نانولوله ها به روش DFT/B3LYP 6-31G^(* ) بر حسب (ev)70
چكيده
در سال هاي اخير، استفاده از نانولوله ها به عنوان نانو حامل هاي انتقال دارو مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. در اين تحقيق، فولرن C60 و نه نانولوله مختلف به عنوان حامل هاي مولكول دارويي 8- هيدروكسي كينولين مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا ساختار مولكول دارويي HQ-8 و نانولوله ها به وسيله نرم افزارهاي NanotubeModeler و GaussView ترسيم شده و سپس به وسيله نرم افزار Gaussian09 با روش DFT⁄〖B3LYP 6-31 G〗^* بهينه گرديد. بعد از آن مولكول 8-HQ از دو سمت هترواتم هاي خود، يعني اتم نيتروژن پيريديني و گروه هيدروكسيل بر سطح نانولوله هاي مختلف قرار گرفته وساختار آن ها نيز به روش ذكر شده، بهينه گرديد. نتايج حاصل، شامل اطلاعات مربوط به انرژي اتصال، ممان دوقطبي، بارهاي اتمي، زوايا و طول پيوندها، خواص بنيادي (پتانسيل يونش، الكترون خواهي، پتانسيل شيميايي، سختي و نرمي) و شكاف انرژي HOMO- LUMO ، محاسبه وارزيابي شدند.
از نظر انرژي اتصال و ميزان جذب ، نانولوله CNT(9,0) بهترين بر همكنش را با مولكول دارويي 8-HQ ازسمت اتم نيتروژن پيريديني داشته است. هم چنين از نظر ممان دوقطبي، نانولوله BNNTdopedGe بيشترين ممان دوقطبي را با مولكول 8-HQ نشان داده است. ساختار اين نانولوله با مولكول 8-HQ ( به ويژه از سمت اتم N) قطبش پذيري و انتقال بار زيادتري را نسبت به ساير ساختارها نشان داده است.
كليد واژه : نانو لوله ، فولرن ، 8- هيدروكسي كينولين ، گوسين
فصل اول
نانو تكنولوژي
1-1) مقدمه
نانوتكنولوژي محدوده اي از تكنولوژي است كه در اين محدوده انسان مي تواند انواع تركيبات، آلياژها، وسايل و ابزارها و بطوركلي، سيستم ها و سازه هاي گوناگون را در مقياس اتمي و مولكولي و در ابعاد نانومتري (يك ميلياردم متر) طراحي كرده و به مرحله ساخت برساند. روش ساخت در اكثر موارد، به صورت جابجا نمودن اتم ها و مولكول ها و قرار دادن آنها در موقعيت هاي مناسب مي باشد [1].
1-2) تاريخچه ي نانوتكنولوژي
استفاده از نانوتكنولوژي توسط انسان بر خلاف تصور عمومي داراي سابقه طولاني است. در اين رابطه شواهدي مبني بر نانوساختاري بودن رنگ آبي به كــاربرده شده توسط قوم مايا وجود دارد. پس از آن رومي ها از اين مواد در ساخت جام هايي با رنگ هاي زنده استفاده كردند. به اين صورت كه آن ها از ذرات طلا براي رنگ آميزي اين جام ها بهره گرفتند. نمونه اي از اين جام ها كه براي اولين بار كشف شد جام ليكورگوس مي باشد كه متعلق به قرن چهارم قبل از ميلاد بوده و داراي ذرات نانومتري طلا و نقره است كه در هنگام قرار گرفتن در نورهاي مختلف رنگ هاي گوناگون را از خود نشان مي دهد.
با اين وجود داستان علمي نانوتكنولوژي چيز ديگري است. يكي از اولين گزارش هاي علمي در اين رابطه، گزارش ساخت كلوئيد ذرات طلا در سال 1857 توسط مايكل فارادي مي باشد. بعدها از كربن سياه به عنوان يك ماده افزودني براي رنگ كردن و استحكام بخشيدن به لاستيك استفاده شد. استفاده از كاتاليزورهاي با ساختار نانومتري از 70 سال پيش آغاز شد [1].
در سال 1991 دانشمندي ژاپني به نام سوميو ايجيما1 به طور اتفاقي، ساختاري از كربن را كشف و توليد كرد. كه با توجه به شكل آن، محصول مربوطه را نانولوله كربني ناميد. در يك نانولوله كربني، اتم هاي كربن در ساختاري استوانه اي آرايش يافته اند. آرايش اتم هاي كربن در ديواره اين ساختار استوانه اي، مشابه آرايش اتم هاي كربن در صفحه گرافيت است. وقتي يك لايه گرافيت پيچيده شود، نانولوله كربني تشكيل مي شود. در واقع نانولوله كربني، گرافيتي است كه در مقياس نانو و به شكل لوله درآمده است [2].
1-3) دگر شكل هاي كربن
كربن شگفت انگيز ترين عنصر طبيعت است، بطوري كه شيمي آلي به شيمي تركيبات كربن معروف است. همچنين مهندسي پليمر بر اساس عنصر كربن پايه گذاري شده است. دگر شكل هاي كربن عبارتند از : گرافيت، الماس، نانو لوله و فولرن. در همه ي اين مواد اتم هاي كربن با پيوندهاي كووالانسي محكم به هم متصل هستند به طوري كه آن ها را جزو جامدات كووالانسي به حساب مي آورند [3] .
1-3-1) گرافيت
گرافيت ماده اي بسيار نرم است، داراي شبكه بلوري كووالانسي لايه اي است. در هر لايه گرافيت، اتم هاي كربن با پيوند كووالانسي به هم متصل هستند و با يكديگر نوعي شبكه هگزاگونالي مي سازند. يعني در هر لايه شش اتم كربن تشكيل شش ضلعي را مي دهند كه از اتصال آن ها يك لايه يا صفحه گرافيت تشكيل مي شود. بين اتم ها در اين صفحه پيوند كووالانسي و بين صفحات نيروي ضعيف واندروالسي وجود دارد، به همين دليل لايه هاي گرافيت به راحتي روي هم مي لغزند و برخي خواص گرافيت مانند نرم بودن به دليل وجود اين نيروي ضعيف مي باشد.
شكل 1-1) ساختار گرافيت
1-3-2) الماس
الماس جامدي بسيار سخت است، اين ويژگي آن به دليل شبكه بلوري مكعبي ويژه آن است. در شبكه بلوري الماس، هر اتم كربن با چهار اتم مجاور خودبه صورت چهار وجهي پيوند كووالانسي دارد و همه اتم هاي يك بلور الماس به هم متصل هستند .
شكل 1-2) ساختار بلوري الماس
1-3-3) نانو لوله كربني
نانو تكنولوژي كه علم چينش اتم ها به شكل دلخواه و براي رسيدن به خواص مطلوب است، امكان توليد ساختار هاي اتمي ويژه اي را فراهم مي سازد كه معروف ترين و پركاربردترين آن ها نانولوله ها و به خصوص نانولوله هاي كربني 2(CNT) مي باشند. يك نانولوله كربني در واقع يك لايه گرافيتي است كه به شكل لوله يا استوانه در آمده است.
شكل 1-3) ساختار نانولوله كربني
1-3-4) فولرن ها
فولرن ها يا باكي بال ها نوعي ديگر از ساختار كربني هستند كه به شكل كروي مي باشند. تعداد اتم هاي كربن سازنده فولرن ها معمولاً بين 30 تا 100 مي باشد. معروف ترين آن ها داراي 60 اتم كربن است كه به فولرن C 60 معروف مي باشد. اين ساختار كروي شامل 20 حلقه شش ضلعي و 12 حلقه پنج ضلعي است كه يك در ميان قرار گرفته اند.
شكل 1-4) ساختار فولرن C 60
1-4) نانو لوله ها
نانولوله هاي كربني به طور كلي به دو دسته تك ديواره 3(SWCNT) و چند ديواره 4(MWCNT) تقسيم مي شوند. نانولوله تك ديواره يا تك جداره تنها از يك لوله گرافيتي تشكيل شده است امّا نانولوله چند ديواره از چند لوله گرافيتي متحدالمركز تشكيل شده است كه قطر آن ها متفاوت است. يك نانولوله كربني تك ديواره مي تواند شامل در پوش و يا بدون در پوش باشد. در پوش نانولوله شبيه يك فولرن است كه شامل حلقه ي 5 و 6 ضلعي مي باشد و ساختار گنبدي دارد. نانولوله تك ديواره به دليل خواص الكتريكي جالب بسيار اهميت دارد.
1-4-1) انواع نانولوله هاي تك ديواره
نانولوله هاي كربني تك ديواره بر اساس چگونگي آرايش اتم ها ي كربن مقطع لوله به سه دسته زير تقسيم مي شوند:
صندلي5
زيگزاگ6
كايرال7 (نا متقارن)
1-4-1-1) نانولوله كربني نوع صندلي
در اين نوع نانولوله، مؤلفه هاي كايرال برابرند (m=n) و از نظر ساختار، شش ضلعي هاي كربني پشت سر هم قرار گرفته اند و در انتهاي لوله اتصال اتم هاي كربن شبيه صندلي مي باشد. اين نوع نانولوله خاصيت رسانايي الكتريكي نزديك به فلزات را دارد [4].
شكل 1-5) ساختار نانولوله كربني صندلي
1-4-1-2) نانو لوله كربني زيگزاگ
در اين نوع نانولوله يكي از مؤلفه هاي كايراليته n يا m برابر صفر مي باشد.به عنوان مثال در نانو لوله كربني
CNT(9,0) مؤلفه هاي كايراليته برابرm=9 و n=0 مي باشد.درساختار اين نانو لوله شش ظلعي ها به صورت
زيگزاگ قرار گرفته اند [4].
شكل 1-6) ساختار نانولوله كربني زيگزاگ
1-4-1-3) نانولوله كايرال يا نامتقارن
در اين نوع نانولوله m≠n مي باشد و شش ضلعي هاي كربني به صورت كاملاً نامتقارن قرار گرفته اند. رسانايي الكتريكي اين نوع نانولوله مشابه نانولوله صندلي ذكر شده در بالا مي باشد [4].
شكل 1-7) ساختار نانولوله كربني كايرال
شكل 1-8) نمايي از چگونگي تشكيل سه نوع نانولوله مختلف
1-5) خواص فيزيكي و شيميايي نانولوله ها
يكي از خواص مواد نانو اين است كه رفتار آن ها متفاوت با مواد معمولي است. وقتي اندازه ذرات ماده از يك اندازه خاص كوچكتر باشد، ابعاد ماده يكي از عوامل تأثير گذار بر روي خواص ماده خواهد بود.
حداقل سه عامل زير را مي توان به عنوان دلايل اين رفتار ذكر نمود:
1- نزديك شدن ابعاد ماده به مقياس هايي نزديك اندازه مولكولي و اتمي.
2- نسبت سطح به حجم بالا در مواد نانو، يعني اتم با فاصله زياد از سطح وجود ندارد، در نتيجه نيروهاي بين اتمي و پيوند هاي شيميايي اهميت مي يابند و نقش تعيين كننده اي خواهند يافت.
3- افزايش كمّي حجم مرز ذرات كه با كاهش اندازه ذرات حاصل مي شود، كه اين ويژگي بر روي خواص فيزيكي ماده تأثير مي گذارد.
نانولوله ها علي رغم قطر بسيار كم، استحكام كششي بالا دارند. هم چنين در جهت طولي رسانايي الكتريكي، حرارتي و خاصيت نشر ميداني دارند. محدوده انجام واكنش هاي شيميايي براي مواد نانو بالاتر از مواد معمول مي باشد. در مواد نانو درصد بالايي از اتم ها در سطح ماده قرار گرفته اند، لذا احتمال برخورد اتم ها افزايش مي يابد، در نتيجه واكنش پذيري نيز افزايش مي يابد.
از نانولوله ها مي توان به عنوان كاتاليزور استفاده كرد، زيرا در ساختار آن ها ميزان فضاهاي خالي نسبت به حالت معمول بيشتر است. در نتيجه از كاتاليزورهاي با ساختار نانومتري در دماهاي پايين تر مي توان بهره برد، كه اين خود باعث افزايش طول عمر آن ها مي شود [5و6و7].
1-6) روش هاي سنتز نانولوله هاي كربني
روش هاي اساسي توليد نانولوله ها عبارتند از:
قوس الكتريكي8
تبخير ليزري9
رسوب گذاري بخار شيميايي10
1-6-1) روش قوس الكتريكي
در اين روش اتم هاي كربن به وسيله عبور جريان بالا از دو قطب آند و كاتد گرافيتي در داخل پلاسماي گاز هليم، داغ شده و بخار مي شوند. در روش فوق نانولوله هاي تك ديواره با خلوص و راندمان بالا بدست مي آيد و با وجود اينكه مقدار محصول كمي در اين روش بدست مي آيد، روش خوبي براي تحقيق است.
براي اجراي قوس الكتريكي بايد محيط اطراف دستگاه را ابتدا خلأ كرده و سپس در فشار پايين (260 تا 360 تور) از گاز هليم يا آرگون پر كنيم. پايداري قوس الكتريكي ايجاد شده و شدت جريان و ولتاژ در مقدار محصول مؤثر است [2و8].
1-6-2) روش تبخير ليزري
در اين روش پالس هاي قوي شده اشعه ليزر به طرف يك هدف كربني كه شامل 5% نيكل و كبالت است پرتاب مي شوند. اين روش منجر به محصول با كيفيت بالاتر و گرانتر از قوس الكتريكي مي شود [9و10].
شكل 1-9) چگونگي توليد نانولوله كربني به وسيله ليزر
1-6-3) رسوب گذاري بخار شيميايي
اين روش شامل حرارت دادن مواد كاتاليزوري تا درجه حرارت بالا در يك كوره لوله اي شكل و عبور يك گاز هيدروكربني در سراسر لوله براي يك مدت معين مي باشد [3]. روش CVD به دليل امكان توليد نانولوله در مقياس صنعتي، جذابيت بيشتري دارد ]4[.
رسوب گذاري كاتاليزوري فاز بخار كربن در سال 1952 و 1959 گزارش شده امّا تا سال 1993 انجام نشده، همچنين با اين روش نانولوله كربني در سال 2007 توليد شده است. پژوهشگران دانشگاه سينسيناتي يك روش مرتب كردن پيشرفته نانولوله منظم به طول 18ميلي متر با 3000 اتم كربن را ابداع كردند[11]. در CVD لايه اي از ذرات كاتاليزي فلزي به كار مي رود كه اغلب از جنس نيكل يا كبالت و آهن و يا تركيبي از آن ها مي باشد. نانو ذرات كاتاليزي مي توانند به وسيله كاهش اكسيد فلز و يا اكسيد هاي محلول فلز جامد توليد شوند [12و13]. ضخامت نانولوله هاي توليد شده، بستگي به اندازه ذرات فلزي كاتاليزگر دارد. در روش CVD دو گاز استفاده مي شود. يك گاز اين فرايند، نيتروژن يا هيدروژن يا آمونياك و گاز ديگر يك گاز كربن دار مانند استيلن يا اتيلن يا اتانول يا متان مي باشد. نانولوله در سايت ذرات كاتاليزگر رشد مي كند، گاز كربن دار در سطح ذرات كاتاليزگر شكسته شده و اتم هاي كربن به هم متصل شده و به شكل نانولوله در مي آيند [14].
1-7) كاربرد نا نولوله ها
نانولوله هاي كربني به دليل رسانايي الكتريكي، گرمايي و خواص مكانيكي ايده آل، كاربردهاي متعددي دارند، از جمله در ساخت قطعات الكترونيكي و سنسورها و هم چنين براي افزايش استحكام تركيبات كامپوزيت به كار مي روند. چند مورد از كابردهاي نانولوله ها در ادامه بررسي مي شوند:
1-7-1) به كار گيري نانولوله ها در پزشكي (انتقال دارو)
مهمترين فناوري نانو در زمينه دارو شناسي امكان انتقال دقيق دارو به هدفشان را فراهم آورده است. اخيراً سيستم هاي دارورساني جديدي مبتني بر آرايه هاي كربني ارائه شده است كه داروها را به شكل كنترل شده از محل تجويز دارو به محل اثر آن انتقال مي دهد. اين به معني عبور مولكول هاي دارو از تعداد زيادي موانع فيزيولوژيك است كه به سهم خود مهمترين مشكل در انتقال هدفمند داروها است [15].
به طور كلي حامل هاي نانو داراي مزايا و معايب زير هستند:
مزايا:
يك دارو را از تخريب محافظت مي كنند.
جذب دارو را از طريق تسهيل توزيع آن از غشاي روده افزايش مي دهند.
باعث تعديل اثر بدن بر دارو شده و توزيع بافتي را تغييرمي دهند.
معايب:
عدم حلاليت نانولوله هاي كربني در محيط هاي آبي يك مانع مهم تكنيكي در كاربردهاي شيميايي و بيولوژيكي آن ها است. اگر به ساختار نانولوله هاي كربني، گروه كربوكسيليك يا آمونيوم اضافه شود حلاليت آن ها بالا مي رود. به اين ترتيب مي توان براي انتقال پروتئين، اسيد نوكلئيك و داروها از آن استفاده كرد. نانولوله هاي كربني داراي يك حفره كانالي هستند كه براي قرار گيري نمونه و حمل آنها استفاده مي شوند [16].
1-7-2) كاربرد نانولوله در تشخيص و درمان سرطان
در يك روش درمان سرطان، نانولوله كربني تك ديواره در اطراف سلول هاي سرطاني قرار داده شده، سپس به وسيله امواج راديويي تحريك مي شود كه باعث ايجاد دماي بالا و نابود شدن سلول هاي سرطاني محاصره شده مي گردد. پژوهشگران دانشگاه رايس11 و دانشگاه كاليفرنيا، نشان دادند كه نانولوله كربني و نانو كامپوزيت هاي پليمري آن ها، براي تكثير سلـول هاي استخــوان و تشكيل استخوان، به عنوان مواد پايه اي مناسب هستند [17و18].
در نوامبر2012 پژوهشگران انستيتو استاندارد و تكنولوژي آمريكا12 ثابت كردند، نانولوله كربني تك ديواره، مي تواند كمك كند كه مولكول هاي DNA از آسيب و گزند اكسيداسيون محافظت شوند [19].
1-7-3) كاربرد نانولوله ها در كامپوزيت ها
نانولوله هاي كربني از محكم ترين مواد به شمار مي روند. بنابراين، به عنوان مواد پركننده در توليد كامپوزيت ها كاربرد دارند. كامپوزيت هاي با پايه نانو لوله ي كربني داراي استحكام به وزن بالايي مي باشند كه مصارف بسياري در صنعت خواهند داشت. توزيع يكنواخت نانولوله ها در زمينه كامپوزيت و بهبود چسبندگي نانولوله با زمينه در فرآوري اين نانو كامپوزيت ها از موضوعات بسيار مهم است. شيوه توزيع نانولوله ها در زمينه پليمري از پارامترهاي مهم در استحكام دهي به كامپوزيت مي باشد. آنچه از تحقيقات بر مي آيد اين است كه استفاده از خواص عالي نانولوله ها در نانو كامپوزيت ها وابسته به استحكام پيوند فصل مشترك نانولوله و زمينه مي باشد. نكته ديگر اين است كه خواص غير همسانگردي نانولوله ها باعث مي شود كه در كسر حجمي كمي از نانولوله ها رفتار جالبي در اين نانو كامپوزيت ها پيدا شود [20].
1-7-4) كاربرد نانولوله ها در الكترونيك
نانولوله ها هادي جريان الكتريسيته و گرما مي باشند. اين خواص سبب استفاده از اين مواد در صنعت الكترونيك شده است. نانولوله هاي كربني، سيم هاي مولكولي بزرگي هستند كه الكترون ها مي توانند آزادانه در آن حركت كنند. رفتار نانولوله هاي چند ديواره بسيار پيچيده تراز تك ديواره است، زيرا لايه هاي كناري روي يكديگر تأثير مي گذارند. مدل سازي چنين ا ثراتي از موضوعات تحقيقاتي حال حاضر است. محققان اميدوارند كه ابعاد سيم ها يا قطعات را از طريق جايگزيني با نانولوله به حدود نانومتر يا كمتر برسانند.اين قطعات در كنار مدارهاي الكترونيكي مي توانند خيلي سريعتر و با توان كمتراز مدارهاي كنوني كار كنند. لامپ هاي توليد شده با نانو لوله هاي كربني هزينه توليد كمتري دارند، به علاوه عمر طولاني تر و ثبات رنگ بيشتري نسبت به لامپ هاي معمولي دارند [21].
نانولوله ها در ترانزيستورهاي سريع به كار مي روند. ترانزيستورهاي ساخته شده از نانولوله ها داراي آستانه مي باشند (يعني سيگنال بايد از يك حداقل توان برخوردار باشد تا ترانزيستور بتواند آن را آشكار كند) كه مي توانند سيگنال هاي الكتريكي زير آستانه را در شرايط اختلال الكتريكي يا نويز، آشكار و رديابي نمايند. از آنجايي كه ضريب تحرك، شاخص حساسيت يك ترانزيستور براي كشف بار شناسايي مولكول مجاور مي باشد، لذا ضريب تحرك مشخص مي كند كه قطعه تا چه حد مي تواند خوب كار كند. ضريب تحرك تعيين مي كند كه بارها در يك قطعه چقدر سريع حركت مي كنند و اين نيز سرعت نهايي يك ترانزيستور را تعيين مي نمايد. لذا اهميت استفاده از نانولوله ها و توليد ترانزيستورهاي نانولوله اي با داشتن ضريب تحرك برابر با صد هزار سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه در مقابل سيليكون با ضريب تحرك 1500 سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه و اينديم آنتيمونيد (بالاترين ركورد بدست آمده تا به امروز) با ضريب تحرك 77 هزار سانتيمتر مربع بر ولت ثانيه بيش از پيش مشخص مي شود [22].
1-7-5) كاربرد نانولوله ها در صنعت ساختمان
صنعت ساختمان، يكي از صنايعي است كه لزوم بهينه سازي ساخت و ساز و مصالح ساختماني در آن مشاهده مي شود. مثلا‍ً در بتن،از گذشته تا حال ، فايبر هاي فولادي(بتن آرمه) استفاده مي شده است.بنابراين بتن، مستعد استفاده از نانو لوله كربني است. انتظار مي رود با استفاده از نانولوله هاي كربني به خواص بهتري در بتن رسيد. دلايل برتري استفاده از نانولوله كربني در صنعت ساختمان عبارتند از:
خواص ويژه مكانيكي، هدايت حرارتي و الكترونيكي
نسبت طول به قطر بسيار بالا
اندازه كوچك فايبرها و قابليت پخش شدن بالا در زمينه سيمان و بتن
نانولوله ها با ا جزاء و تركيبات سيمان پيوند حاصل كرده و باعث كنترل مناسب سيستم سيمان مي شوند [21].
1-8) فولرن ها
در سال 1985 سه دانشمند به نام هاي رابرت اف13، هارولد كوروتو14 و ريچارد اي15، بر روي فرايندي جهت توليد كلاسترهاي كربني ستاره اي شكل مطالعه مي كردند. اين روش به وسيله متمركز كردن ليزر روي يك گرافيت انجام شد. اين كشف نشان داد كه 60، 70 يا تعداد بيشتري اتم كربن مي توانند با هم به صورت خوشه تجمع كنند و مولكولي كروي بسازند.
بعد از انجام اين آزمايش ها و طي انجام يك سري آزمايش هاي طيف سنجي روي محصولات توليد شده، مولكول هاي C60 در مواد توليد شده كشف شدند. اين مولكول به علت شباهتي كه با ساختار گنبد توصيف شده توسط معمار معروف، باك مينستر فولر16 داشت، به اين نام ناميده شد. دانشمندان مذكور به خاطر اين كشف در سال 1996 جايزه نوبل سال را دريافت نمودند. در سال 1990 ولفگانگ17، دنوالد هافمن18 و همكارانش، توصيفي از نخستين روش علمي توليد C60 ارائه دادند [23].
باكي بال مولكولي از 60 اتم كربن (C60) به شكل يك توپ فوتبال است. در اندك زماني، فولرن هايي كشف شدند كه از 28 تا چند صد اتم كربن داشتند. با اين حال C60 ارزان ترين و در دسترس ترين آن ها مي باشد. لغت فولرن كل مجموعه مولكول هاي توخالي كربني را كه داراي ساختار پنج ضلعي مي باشند، پوشش مي دهد. يك فولرن براي آنكه به صورت يك شكل كروي بسته شود، بايد دقيقاً 12 وجه پنج گوشه داشته باشد، ولي تعداد وجه هاي شش گوشه مي تواند به طور گسترده اي تغيير كند. ساختمان C60، داراي 20 وجه شش گوشه است. هر كربن فولرن، داراي هيبريد 〖sp〗^2 است و با سه اتم ديگر، پيوندهاي سيگما تشكيل مي دهد. الكترون باقيمانده در هر كربن، درون سيستمي از اوربيتال هاي مولكولي در حال گردش است كه به كل مولكول، ماهيت آروماتيكي مي بخشد [23].
1-9) خواص فولرن ها
فولرن ها داراي الكترون خواهي بالايي بوده و به راحتي از فلزات قليايي الكترون پذيرفته، يك فاز نمك ايجاد مي كنند. يكي از اين نمك ها، به شكل بلور پايدار است(K3C60) . اين تركيب در صورت سرد شدن تا دماي 18 كلوين ، به يك ابررسانا تبديل مي شود. حتي فولرن هايي سنتز شده اند كه در داخل قفس اتمهاي كربن، حاوي اتم هاي فلز هستند. باكي بال ها از نظر فيزيكي مولكول هايي بيش از حد محكم هستند و قادرند فشارهاي بسيار زياد را تحمل كنند، به طوري كه پس از تحمل 3000 اتمسفر فشار به شكل اوليه خود برمي گردند. باكي بال هاي چند پوسته موسوم به نانو پيازها19، محكم تر هستند و قابليت بيشتري براي استفاده به عنوان روان كننده دارند. اين كه باكي بال ها به خوبي به هم نمي چسبند، به اين معنا نيست كه در جامدات ديگر كاربرد ندارند. وارد كردن مقادير نسبتاً اندك از آن در يك زمينه پليمري، موقعيتي براي آن ها به وجود مي آورد كه بخشي از استحكام بالا و دانسيته پايين آن را به ماده حاصل مي بخشد. فولرن ها درون نانولوله ها نيز قرار داده شده اند تا چيزي به نام غلاف نخود پديد آيد. اولين بار، اين كار در سال 2002 در كره جنوبي و آمريكا به ترتيب با استفاده از C82 و C60 صورت گرفت. فولرن ها رفتار الكتـريكي نانولـوله ها را تغيير داده، مناطقي با خـواص نيمه رسـانايي مختلف را پديد مي آورنـد. نتيجه مي تواند مجموعه اي از ترانزيستورهاي پشت سر هم در يك نانولوله باشد. با تغيير مكان فولرن ها مي توان اين خواص را تغيير داد. مواد مبتني بر فولرن ها مصارف مهمي در قطعات فوتونيك دارند. خواص نوري غيرخطي را مي توان با افزايش يك يا چند اتم فلزي در بيرون يا درون قفس فولرن ها ارتقاء داد. فولرن ها همچنين در نابودي راديكال هاي آزاد كه باعث آسيب بافت هاي زنده مي شوند، مفيدند. از فولرن ها مي توان به عنوان پيش سازي براي ديگر مواد، همچون روكش هاي الماسي يا نانولوله ها استفاده كرد و همچنين به طور محدود در تحقيقات بنيادي مكانيك كوانتومي استفاده شده است، چون آن ها بزرگ ترين ذره اي هستند كه در دوگانگي موج- ذره ماده ديده شده است [24].
1-10) كاربرد فولرن ها
فولرن ها به دليل خواص ويژه اي كه دارند مثل؛ استحكام مكانيكي، حساسيت در برابر نور و غيره كاربردهاي زيادي دارند كه در ادامه به برخي از آن ها اشاره مي شود.
1-10-1) كاربرد فوتونيك
فولرن ها در برابر نور بسيار حساس بوده و با تغيير طول موج نور خواص الكتريكي اين مواد به شدت تغيير مي كند. بنابراين كاربردهاي فوتونيك زيادي براي اين مواد در آينده متصور شده اند [25].
1-10-2) تقويت كننده كامپوزيت ها
فولرن ها از نظر مكانيكي، مولكولهاي بيش از حد قوي هستند و تحمل فشارهاي بسيار زياد را دارند، به طوري كه پس از تحمل فشار 3000 اتمسفر به شكل اوليه خود (ساختار كروي فولرن) بر مي گردند. اخيراً از اين خاصيت در توليد نانو كامپوزيت ها استفاده شده است [25].
1-10-3) دارو رساني
درون فولرن ها مي توان برخي آنزيم ها و يا داروها و هورمون هاي مورد نياز بدن را قرار داد. به اين ترتيب در نانوپزشكي مي توان از اين مواد استفاده نمود. در يكي از جديدترين كاربردهاي فولرن ها براي مبارزه با ويروس ايدز، آنزيم ضد اين ويروس را درون فولرن ها جاي داده و به درون بدن هدايت كرده اند[24].
1-11) روش هاي توليد فولرن ها
فولرن ها به مقدار اندكي در طبيعت، در حين آتش سوزي و صاعقه زدگي پديد مي آيند. اغلب روش هايي كه در تحقيقات مختلف براي توليد فولرن ها به كار مي رود، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نبوده و يا محصول بدست آمده از آن ها خواص مطلوبي ندارد. برخي از روش هاي اقتصادي و بهينه براي توليد فولرن ها عبارتند از:
حرارت دهي از طريق مقاومت الكتريكي
حرارت دهي از طريق قوس الكتريكي
حرارت دهي به روش القايي
1-12) 8- هيدروكسي كينولين20
8- هيدروكسي كينولين يك تركيب هتروسيكل با نام ايوپاك Quinolin-8-olو فرمول مولكوليC9H7NO است. اين تركيب به صورت جامد سفيد رنگ و بلوري مي باشد. جرم مولي آن برابر g⁄mol 16/145 و نقطه ذوب و جوش آن به ترتيب برابر ℃ 76 و ℃ 276 و چگالي آن برابر g⁄ml 034/1 مي باشد.
فرمول ساختاري اين تركيب به صورت زير است:
شكل 1-10) ساختار 8- هيدروكسي كينولين
8- هيدروكسي كينولين داراي كاربرد هاي زيادي در پزشكي و كشاورزي و صنعت مي باشد كه در ادامه به برخي از آن ها اشاره مي شود.
1-12-1) كاربرد پزشكي
كمپلكس هاي حاصل از اين هتروسيكل ها (يعني 8-HQ)، خاصيت ضدعفوني، گندزدايي و آفت كشي از خود نشان مي دهند [26]. محلول 8-HQ در الكل، در پانسمان مايع به كار مي رود و همچنين 8-HQ به عنوان ضد سرطان نيز به كار گرفته شده است [27].
واكنش 8- هيدروكسي كينولين با يون آلومينيوم منجر به تشكيل يك تركيب آلي منتشر كننده نور مي شود. همچنين تغييراتي كه در اثر جانشيني روي حلقه كينولين ايجاد مي شود، بر روي خواص لومينسانس آن اثر مي گذارد [28و29].
1-12-2) كاربرد در كشاورزي
8- هيدروكسي كينولين سيترات با غلظت 200 ميلي گرم در ليتر به همراه ساكارز و سيتريك اسيد سبب افزايش طول عمر گل تازه بريده شده رُز مي گردد. همچنين سبب مي شود ميزان كلروفيل گل در سطح بالايي قرار گيرد كه باعث شادابي و طول عمر بيشتر گل مربوطه مي گردد. تأثير آن بيشتر از تيوسولفات نقره است [30].
1-12-3) كاربرد در صنعت مهندسي پليمر
در يك تحقيق كوپليمر پاروكلرومتيل استايرن با مونومر متيل استايرن به وسيله پليمريزاسيون راديكالي آزاد در حضور آغازگر آزوبياس ايزوبوتيرو نيتريل در دماي ℃70 سنتز گرديد. هدف از انجام اين واكنش اصلاح شيميايي كوپليمر پاروكلرومتيل استايرن توسط 8- هيدروكسي كينولين مي باشد براي اين منظور كوپليمر تهيه شده از طريق واكنش جانشيني نوكلئوفيلي گروه بنزيل كلريد (CH2Cl) مورد اصلاح قرار گرفت. ساختار كوپليمر حاصل به وسيله تكنيك هاي HNMR و FT-IR تأييد شده است. نتايج آزمايشات نشان مي دهد كه در طيف FT-IR قبل از اصلاح، نوار مربوط به C-Cl مشاهده گرديده كه پس از اصلاح اين نوار از بين رفته و نوار جديد مربوط به پيوند C-O اتري درآن پديدار مي شود. همچنين نوار (C=N) كه مي تواند مبناي مقايسه با كوپليمر اوليه باشد با وجود اصلاح گر 8-HQ مشاهده گرديد. در طيف HNMR قبل از اصلاح پيك مربوط به دو پروتون بنزيل مطرح بوده كه بعد از اصلاح، پيك قبلي حذف شده و پيك جديد مربوط به دو پروتون C-O اتري ظاهر گرديد. كوپليمر حاصل مي تواند فلزات سنگين را جذب نموده و كاربردهاي جديدي را نيز در بر بگيرد [31].
فصل دوم
شيمي محاسباتي
2-1) مقدمه
شيمي محاسباتي بخشي از شيمي است كه به صورت نظري و با استفاده از رايانه، سيستم هاي شيميايي مورد مطالعه را مدل سازي مي كند. در اين روش به وسيله رايانه، نه تنها مقادير تجربي مربوط به مولكول، مانند انرژي تشكيل و پتانسيل يونش، بلكه مقادير غيرقابل دسترسي توسط روش هاي تجربي مانند، وضعيت هندسي21 و حالت هاي گذار22 را مي توان ارزيابي كرد [32]. دو بخش وسيع در شيمي محاسباتي وجود دارد كه به ساختار مولكول ها و واكنش پذيري آن ها اختصاص مي يابد: 1) مكانيك مولكولي 2) تئوري ساختار الكتروني[33]. هر دوي اين روش ها، محاسبات اساسي مشابهي را انجام مي دهند كه عبارتند از:
– محاسبه انرژي يك ساختار مولكولي مخصوص (آرايش فضايي اتم ها يا هسته ها و الكترون ها). خواص مربوط به انرژي نيز مي تواند توسط بعضي از روش ها پيش بيني شود.
– محاسبه فركانس هاي ارتعاشي حاصل از حركت يا جنبش بين اتمي در مولكول ها. فركانس ها با مشتق دوم انرژي كه به ساختار اتمي بستگي دارند، پيش بيني مي شوند. محاسبات فركانس براي تمام روش هاي شيمي محاسباتي، ممكن نيست.
2-2) شيمي انفورماتيك
شيمي انفورماتيك علم استفاده از رايانه و تكنيك هاي علمي و به كارگيري آن در رشته شيمي است. اين رشته يك رشته بسيار جديد است كه در دهه 1990 معرفي شده و هنوز يك توافق كامل بر روي اين رشته وجود ندارد، با اين حال خيلي از تكنيك هايي كه امروزه در اين رشته استفاده مي شود نتيجه تحقيقات متمادي و مداوم علمي، آزمايشگاهي و صنعتي است. يكي از مشخصات اين رشته اين است كه تمامي تكنيك ها بايد بر روي تعداد زيادي مولكول انجام شود تا نتيجه دلخواه بدست آيد. با تأكيد بر اين موضوع كه اين روش ها بايد با روش هاي رايانه اي بر روي ساختار شيميايي دو و سه بعدي ادغام شود. علم بيوانفورماتيك معمولاً با ساختار و عملكرد مولكول هاي بزرگ مثل اسيد نوكلئيك و پروتئين سروكار دارد ولي مولكول هاي كوچك هم نقش مهمي در سلول بازي مي كنند، اين مولكول ها با مولكول هاي بزرگ فعل و انفعال ايجاد كرده و به عنوان ليگاند، كوفاكتور و تنظيم كننده عمل مي كنند. تعميم همه انواع آناليزها در قالب بانك اطلاعاتي بزرگ گردآوري شده از مولكولها، هدف عالي شيمي انفورماتيك است. هدف شيمي انفورماتيك اين است كه طراحي مولكول و دارو و توسعه آن ها را در قالب الگويي مناسب تركيب كند. شيمي محاسباتي و مدل سازي، بخشي از حوزه دانش انفورماتيك هستند[33].
2-3) مكانيك مولكولي
روش هاي مكانيك مولكولي در بسياري از برنامه هاي رايانه اي، شامل MM3، هايپركم23، كوانتا24، سي بي25 و آلكمي26 موجودند. روش هاي مكانيك مولكولي مختلفي وجود دارند كه هر يك توسط ميدان نيروي مخصوص خود شناسايي و تشخيص داده مي شوند. يك ميدان نيرو اجزاي زير را دارد:
– يك مجموعه از معادلات كه چگونه انرژي پتانسيل يك مولكول با طرز قرارگيري يا جايگزيني اتم هاي اجزايش تغيير مي كند را تعريف مي نمايد.
– يك مجموعه از انواع اتم ها ، كه مشخصه ها ي يك عنصر را در يك زمينه شيميايي مخصوص تعريف مي كنند. انواع اتم ها مشخصه هاي مختلف و رفتاريك عنصر بسته به محيط آن را تعيين مي كنند. براي



قیمت: تومان

دسته بندی : پایان نامه

پاسخ دهید