سوپاس بۆ سەردانی ماڵپەڕی nature.com. ئەو وەشانەی وێبگەڕەی کە بەکاری دەهێنیت پشتگیری CSS ی سنوورداری هەیە. بۆ باشترین ئەزموون، پێشنیار دەکەین نوێترین وەشانی وێبگەڕ بەکاربهێنیت (یان دۆخی گونجان لە ئینتەرنێت ئێکسپلۆرەردا بکوژێنیتەوە). سەرەڕای ئەوەش، بۆ دڵنیابوون لە بەردەوامی پشتگیری، ئەم ماڵپەڕە ستایل و جاڤاسکڕێپت لەخۆناگرێت.
بەهۆی زۆری سەرچاوەی سۆدیۆم، پاترییەکانی سۆدیۆم-ئایۆن (NIBs) نوێنەرایەتی گیراوەیەکی بەدیلێکی بەڵێندەر دەکەن بۆ هەڵگرتنی وزەی ئەلکترۆکیمیایی. لە ئێستادا، بەربەستی سەرەکی لە پەرەپێدانی تەکنەلۆژیای NIB نەبوونی ماددە ئەلکترۆدییەکانە کە بتوانن بە شێوەیەکی گەڕاوە ئایۆنەکانی سۆدیۆم بۆ ماوەیەکی زۆر هەڵبگرن/ئازاد بکەن. بۆیە ئامانجی ئەم توێژینەوەیە بە شێوەیەکی تیۆری لێکۆڵینەوەیە لە کاریگەری زیادکردنی گلیسیرۆل لەسەر تێکەڵەکانی پۆلیڤینێل ئەلکهول (PVA) و سۆدیۆم ئەلجینات (NaAlg) وەک مادەی ئەلکترۆدی NIB. ئەم توێژینەوەیە سەرنج دەخاتە سەر وەسفکەرەکانی پەیوەندی پێکهاتە-چالاکی ئەلیکترۆنی، گەرمی و چەندایەتی (QSAR)ی ئەلکترۆلایتەکانی پۆلیمر لەسەر بنەمای تێکەڵەکانی PVA، سۆدیۆم ئەلجینات و گلیسیرۆل. ئەم تایبەتمەندیانە بە بەکارهێنانی شێوازی نیمچە ئەزموونی و تیۆری کارایی چڕی (DFT) لێکۆڵینەوەیان لەسەر دەکرێت. بەو پێیەی شیکاری پێکهاتەیی وردەکارییەکانی کارلێکەکانی نێوان PVA/ئەلجینات و گلیسیرۆلی ئاشکرا کرد، وزەی بۆشایی باند (بۆ نموونە) لێکۆڵینەوەی لەسەر کرا. ئەنجامەکان دەریدەخەن کە زیادکردنی گلیسیرۆل دەبێتە هۆی کەمبوونەوەی بەهای Eg بۆ 0.2814 eV. ڕووی پۆتانسێلی کارەبایی گەردیلەیی (MESP) دابەشبوونی ناوچە دەوڵەمەندەکان بە ئەلکترۆن و هەژارەکانی ئەلکترۆن و بارگەی گەردیلەیی لە تەواوی سیستەمی ئەلکترۆلایتەکاندا نیشان دەدات. پارامێتەرەکانی گەرمی کە لێکۆڵینەوەیان لەسەر کراوە بریتین لە ئەنتاڵپی (H)، ئەنترۆپی (ΔS)، توانای گەرمی (Cp)، وزەی ئازادی گیبس (G) و گەرمی دروستبوون. سەرەڕای ئەوە، چەندین وەسفکەری پەیوەندی پێکهاتە-چالاکی چەندایەتی (QSAR) وەکو کۆی چرکەی دوو جەمسەری (TDM)، کۆی وزە (E)، پۆتانسێلی ئایۆنیزەکردن (IP)، Log P و جەمسەرگیری لەم لێکۆڵینەوەیەدا لێکۆڵینەوەیان لەسەر کرا. ئەنجامەکان دەریانخست کە H, ΔS, Cp, G و TDM زیاد بوون لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی و ڕێژەی گلیسیرۆل. لەم نێوەندەدا گەرمی دروستبوون و IP و E کەمی کرد، ئەمەش کارلێککردن و جەمسەرگیری باشتر کرد. سەرەڕای ئەوەش، بە زیادکردنی گلیسیرۆل، ڤۆڵتیەی خانەکە بەرزبووەوە بۆ 2.488 ڤۆڵت. حیساباتی DFT و PM6 لەسەر بنەمای ئەلکترۆلایتەکانی بنەمای گلیسیرۆلی PVA/Na Alg کە کاریگەری تێچوونیان هەیە، نیشان دەدەن کە دەتوانن بەشێکی پاتری لیتیۆم ئایۆن بگۆڕن بەهۆی فرەکاراییەکانیانەوە، بەڵام باشترکردن و لێکۆڵینەوەی زیاتر پێویستە.
هەرچەندە پاترییەکانی لیتیۆم ئایۆن (LIBs) بە شێوەیەکی بەرفراوان بەکاردەهێنرێن، بەڵام بەکارهێنانیان ڕووبەڕووی سنووردارکردنی زۆر دەبێتەوە بەهۆی تەمەنی کورتی خولەکان و تێچووی زۆر و نیگەرانییەکانی سەلامەتی. پاتری ئایۆنی سۆدیۆم (SIB) لەوانەیە ببێتە بەدیلێکی بژاردەیی بۆ LIB بەهۆی بەردەستبوونی بەرفراوان، تێچووی کەم و ژەهراوی نەبوونی توخمە سۆدیۆمەکە. پاترییەکانی سۆدیۆم ئایۆن (SIBs) خەریکە دەبنە سیستەمێکی هەڵگرتنی وزە کە تادێت گرنگتر دەبێت بۆ ئامێرە ئەلکترۆکیمیاییەکان1. پاترییەکانی ئایۆنی سۆدیۆم زۆر پشت بە ئەلکترۆلایتەکان دەبەستن بۆ ئاسانکاری گواستنەوەی ئایۆنەکان و دروستکردنی تڕواندنی کارەبایی2،3. ئەلکترۆلایتە شلەکان بە شێوەیەکی سەرەکی لە خوێی کانزا و توێنەرە ئۆرگانییەکان پێکهاتوون. بەکارهێنانی پراکتیکی پێویستی بە ڕەچاوکردنی وردی سەلامەتی ئەلکترۆلایتەکانی شل هەیە، بە تایبەت کاتێک پاترییەکە تووشی فشاری گەرمی یان کارەبایی دەبێت4.
چاوەڕوان دەکرێت پاتری ئایۆنی سۆدیۆم (SIB) لە داهاتوویەکی نزیکدا جێگەی پاتری ئایۆنی لیتیۆم بگرێتەوە بەهۆی زۆری یەدەگی دەریایی و ژەهراوی نەبوون و کەمی تێچووی ماددە. دروستکردنی نانۆماددە گەشەسەندنی ئامێری هەڵگرتنی زانیاری و ئەلیکترۆنی و بینایی خێراتر کردووە. بەشێکی زۆری ئەدەبیات بەکارهێنانی نانۆ پێکهاتە جۆراوجۆرەکانیان (بۆ نموونە، ئۆکسیدی کانزا، گرافین، نانۆ بۆری و فۆلەرین) لە پاترییەکانی سۆدیۆم-ئایۆندا نیشان داوە. توێژینەوەکان سەرنجیان لەسەر پەرەپێدانی ماددە ئەنۆدییەکان بووە، لەوانەش پۆلیمرەکان، بۆ پاترییەکانی سۆدیۆم ئایۆن بەهۆی گشتگیربوونیان و دۆستی ژینگەیی. بێ گومان ئارەزووی توێژینەوەکان لە بواری پاتری پۆلیمرە بارگاویکراوەکاندا زیاد دەکات. ماددە نوێیەکانی ئەلکترۆدی پۆلیمر کە پێکهاتە و تایبەتمەندی ناوازەیان هەیە، پێدەچێت ڕێگە بۆ تەکنەلۆژیای هەڵگرتنی وزەی دۆستی ژینگە خۆش بکەن. هەرچەندە ماددە جۆراوجۆرەکانی ئەلکترۆدی پۆلیمر بۆ بەکارهێنان لە پاترییەکانی سۆدیۆم-ئایۆندا لێکۆڵینەوەیان لەسەر کراوە، بەڵام ئەم بوارە هێشتا لە قۆناغە سەرەتاییەکانی گەشەسەندندایە. بۆ پاترییەکانی سۆدیۆم-ئایۆن، پێویستە زیاتر لە ماددە پۆلیمرییەکان بە پێکهاتەی پێکهاتەیی جیاوازدا بگەڕێن. بە پشتبەستن بە زانیارییەکانی ئێستامان لەسەر میکانیزمی هەڵگرتنی ئایۆنەکانی سۆدیۆم لە ماددە ئەلکترۆدی پۆلیمرەکاندا، دەتوانرێت گریمانە بکرێت کە گروپەکانی کاربۆنیڵ، ڕادیکاڵە ئازادەکان و هێتێرۆئەتۆمەکان لە سیستەمی کۆنجۆگەیتددا دەتوانن وەک شوێنی چالاک بۆ کارلێککردن لەگەڵ ئایۆنەکانی سۆدیۆمدا خزمەت بکەن. بۆیە پەرەپێدانی پۆلیمرە نوێیەکان بە چڕییەکی بەرزی ئەم شوێنە چالاکانە زۆر گرنگە. ئەلکترۆلایتی پۆلیمرە جێڵ (GPE) تەکنەلۆژیایەکی بەدیلە کە متمانەپێکراوی پاتری، ڕێبەرایەتی ئایۆن، بێ دزەکردن، نەرمییەکی بەرز و کارایی باش باشتر دەکات12.
ماتریسەکانی پۆلیمر بریتین لە مادەکانی وەک PVA و ئۆکسیدی پۆلی ئیتیلێن (PEO)13. پۆلیمرە ڕژێنەرەکانی جێڵ (GPE) ئەلکترۆلایتی شل لە ماتریکسی پۆلیمرەکەدا ناجووڵێنێت، کە مەترسی دزەکردن کەمدەکاتەوە بە بەراورد لەگەڵ جیاکەرەوە بازرگانییەکان14. PVA پۆلیمرێکی دروستکراوی زیندەیی و تێکچووە. ڕێگەپێدانی بەرزی هەیە، هەرزانە و ژەهراوی نییە. مادەکە بە تایبەتمەندیەکانی دروستکردنی فیلم و سەقامگیری کیمیایی و لکاندنی ناسراوە. هەروەها خاوەنی گروپە کاراییەکان (OH) و چڕییەکی بەرزی پۆتانسێلی پەیوەندیکردنە15،16،17. تێکەڵکردنی پۆلیمر، زیادکردنی پلاستیککەر، زیادکردنی پێکهاتە و تەکنیکەکانی پۆلیمرکردن لە شوێنی خۆیدا بەکارهێنراون بۆ باشترکردنی ڕێبەرایەتی ئەلکترۆلایتەکانی پۆلیمر لەسەر بنەمای PVA ​​بۆ کەمکردنەوەی بلوری ماتریکس و زیادکردنی نەرمی زنجیرەکان18،19،20.
تێکەڵکردن ڕێگەیەکی گرنگە بۆ پەرەپێدانی ماددە پۆلیمرییەکان بۆ بەکارهێنانی پیشەسازی. زۆرجار تێکەڵەی پۆلیمر بەکاردەهێنرێت بۆ: (١) باشترکردنی تایبەتمەندیەکانی پرۆسێسکردنی پۆلیمرە سروشتییەکان لە بەکارهێنانی پیشەسازیدا؛ (2) باشترکردنی تایبەتمەندییە کیمیایی و فیزیایی و میکانیکییەکانی ماددە زیندووەکان؛ و (3) خۆگونجاندن لەگەڵ گۆڕانی خێرای خواست لەسەر کەرەستەی نوێ لە پیشەسازی پاکەتکردنی خۆراکدا. بە پێچەوانەی کۆپۆلیمرکردن، تێکەڵکردنی پۆلیمر پرۆسەیەکی کەم تێچوونە کە پرۆسەی فیزیایی سادە بەکاردەهێنێت نەک پرۆسەی کیمیایی ئاڵۆز بۆ بەدەستهێنانی تایبەتمەندییە خوازراوەکان21. بۆ پێکهێنانی هۆمۆپۆلیمر، پۆلیمرە جیاوازەکان دەتوانن لە ڕێگەی هێزەکانی دوو جەمسەر-دوو جەمسەر، پەیوەندی هایدرۆجین، یان کۆمپلێکسی گواستنەوەی بارگە کارلێک بکەن22،23. ئەو تێکەڵانەی کە لە پۆلیمرە سروشتی و دەستکردەکان دروست دەکرێن دەتوانن گونجاوی زیندەیی باش لەگەڵ تایبەتمەندی میکانیکی نایاب تێکەڵ بکەن، کە مادەیەکی سەرووتر دروست دەکەن بە تێچووی بەرهەمهێنانی کەم24,25. بۆیە گرنگییەکی زۆر بە دروستکردنی مادەی پۆلیمری پەیوەندیدار بە بایۆلۆجی بە تێکەڵکردنی پۆلیمرە دەستکرد و سروشتییەکان دراوە. دەتوانرێت PVA لەگەڵ سۆدیۆم ئەلجینات (NaAlg)، سێلولۆز، چیتۆسان و نیشاستە تێکەڵ بکرێت26.
سۆدیۆم ئەلجینات پۆلیمرێکی سروشتی و پۆلیساکاریدی ئەنیۆنییە کە لە چڵکنە قاوەییە دەریاییەکان دەرهێنراوە. سۆدیۆم ئەلجینات پێکدێت لە ترشی D-مانورۆنیکی پەیوەست بە β-(1-4) (M) و ترشی L-guluronic (G) بەستراو بە α-(1-4) کە ڕێکخراون بۆ فۆڕمی هۆمۆپۆلیمر (poly-M و poly-G) و بلۆکی هێتێرۆپۆلیمر (MG یان GM)27. ناوەڕۆک و ڕێژەی ڕێژەیی بلۆکی M و G کاریگەرییەکی بەرچاویان لەسەر تایبەتمەندییە کیمیایی و فیزیاییەکانی ئەلجینات هەیە28،29. سۆدیۆم ئەلجینات بە شێوەیەکی بەرفراوان بەکاردەهێنرێت و لێکۆڵینەوەی لەسەر دەکرێت بەهۆی توانای تێکچوونی زیندەیی، گونجاوی زیندەیی، تێچووی کەم، تایبەتمەندی باشی دروستکردنی فیلم و ژەهراوی نەبوون. بەڵام ژمارەیەکی زۆر لە گروپەکانی هایدرۆکسیلی ئازاد (OH) و کاربۆکسیلات (COO) لە زنجیرەی ئەلجیناتدا وا دەکات ئەلجینات زۆر ئاودۆست بێت. بەڵام ئەلجینات بەهۆی شکاوی و ڕەقبوونیەوە تایبەتمەندی میکانیکی خراپی هەیە. بۆیە دەتوانرێت ئەلجینات لەگەڵ ماددە دەستکردەکانی تر تێکەڵ بکرێت بۆ باشترکردنی هەستیاری ئاو و تایبەتمەندییە میکانیکییەکان30،31.
پێش دیزاینکردنی ماددە ئەلکترۆدییە نوێیەکان، زۆرجار حیساباتی DFT بەکاردەهێنرێت بۆ هەڵسەنگاندنی توانای دروستکردنی ماددە نوێیەکان. سەرەڕای ئەوە، زانایان مۆدێلکردنی گەردیلەیی بەکاردەهێنن بۆ پشتڕاستکردنەوە و پێشبینیکردنی ئەنجامی تاقیکردنەوەکان، پاشەکەوتکردنی کات، کەمکردنەوەی بەفیڕۆدانی ماددە کیمیاییەکان و پێشبینیکردنی هەڵسوکەوتی کارلێککردن32. مۆدێلکردنی گۆڕانکاری بووەتە لقێکی بەهێز و گرنگی زانست لە زۆر بواردا، لەوانە زانستی ماددە، نانۆماددە، کیمیای حیساباتی و دۆزینەوەی دەرمان33،34. بە بەکارهێنانی بەرنامەکانی مۆدێلکردن، زانایان دەتوانن ڕاستەوخۆ داتای گەردیلەیی بەدەستبهێنن، لەوانە وزە (گەرمی دروستبوون، پۆتانسێلی ئایۆنیزەکردن، وزەی چالاککردن و هتد) و ئەندازەیی (گۆشەکانی پەیوەندی، درێژی پەیوەندی و گۆشەکانی پێچاوپێچ)35. سەرەڕای ئەوە، دەتوانرێت تایبەتمەندییە ئەلیکترۆنییەکان (بارگاوی، وزەی بۆشایی باندەکانی HOMO و LUMO، نزیکایەتی ئەلکترۆنی)، تایبەتمەندییە سپێکتراڵەکان (شێوازەکانی لەرزین و توندییەکانی تایبەتمەندی وەک سپێکتری FTIR)، و تایبەتمەندییە گەورەکان (قەبارە، بڵاوبوونەوە، چەسپاوی، مۆدیول و هتد)36 حیسابی بۆ بکرێت.
LiNiPO4 سوودە پۆتانسێلەکانی نیشان دەدات لە کێبڕکێکردن لەگەڵ ماددە ئەلکترۆدی ئەرێنی پاتری لیتیۆم-ئایۆن بەهۆی چڕی وزەی بەرزی (ڤۆڵتیەی کارکردنی نزیکەی 5.1 ڤۆڵت). بۆ ئەوەی بە تەواوی سوودی LiNiPO4 لە ناوچەی ڤۆڵتیەی بەرزدا بقۆزرێتەوە، پێویستی بە دابەزاندنی ڤۆڵتیەی کارکردن هەیە چونکە ئەلکترۆلایتی ڤۆڵتیەی بەرز کە ئێستا پەرەی پێدراوە تەنها دەتوانێت لە ڤۆڵتیەی خوار 4.8 ڤۆڵتدا تاڕادەیەک جێگیر بمێنێتەوە. Zhang et al. لێکۆڵینەوەیان لە دۆپینگکردنی هەموو کانزاکانی گواستنەوەی 3d، 4d و 5d کرد لە شوێنی Ni ی LiNiPO4، شێوازەکانی دۆپینگیان هەڵبژارد کە کارایی ئەلکترۆکیمیایی نایابیان هەبوو، و ڤۆڵتیەی کارکردنی LiNiPO4یان ڕێکخست لەکاتێکدا سەقامگیری ڕێژەیی ئەدای ئەلکترۆکیمیاییەکەی پاراست. کەمترین ڤۆڵتیەی کارکردن کە بەدەستیان هێناوە 4.21، 3.76 و 3.5037 بووە بۆ Ti، Nb و Ta-doped LiNiPO4، بە ڕێککەوت.
بۆیە ئامانجی ئەم توێژینەوەیە بە شێوەیەکی تیۆری لێکۆڵینەوەیە لە کاریگەری گلیسیرۆل وەک پلاستیککەر لەسەر تایبەتمەندییە ئەلیکترۆنییەکان، وەسفکەرەکانی QSAR و تایبەتمەندییە گەرمییەکانی سیستەمی PVA/NaAlg بە بەکارهێنانی حیساباتی میکانیکی کوانتەم بۆ بەکارهێنانی لە پاترییەکانی ئایۆنی ئایۆنی بارگاویکراودا. کارلێکە گەردیلەیەکانی نێوان مۆدێلی PVA/NaAlg و گلیسیرۆل بە بەکارهێنانی تیۆری ئەتۆمی کوانتەمی مۆلیکولەکانی بادەر (QTAIM) شیکرانەوە.
مۆدێلێکی مۆلیکولە کە نوێنەرایەتی کارلێکی PVA ​​لەگەڵ NaAlg و پاشان لەگەڵ گلیسیرۆل دەکات بە بەکارهێنانی DFT باشتر کرا. مۆدێلەکە بە بەکارهێنانی نەرمەکاڵای گاوسی 0938 لە بەشی سپێکترۆسکۆپی، سەنتەری توێژینەوەی نیشتمانی، قاهیرە، میسر حیسابی بۆ کراوە. مۆدێلەکان بە بەکارهێنانی DFT لە ئاستی B3LYP/6-311G(d, p) باشتر کران39،40،41،42. بۆ پشتڕاستکردنەوەی کارلێکی نێوان مۆدێلە لێکۆڵینەوەکراوەکان، توێژینەوەکانی فرێکوێنسی کە لە هەمان ئاستی تیۆریدا ئەنجامدراون سەقامگیری ئەندازەیی باشکراو نیشان دەدەن. نەبوونی فرێکوێنسی نەرێنی لە نێوان هەموو فرێکوێنسی هەڵسەنگێندراوەکاندا، پێکهاتەی دەرئەنجامدراو لە کەمترین ئەرێنی ڕاستەقینە لەسەر ڕووی وزەی پۆتانسێلدا دەردەخات. پارامێتەرەکانی فیزیکی وەک TDM، وزەی بۆشایی باند HOMO/LUMO و MESP لە هەمان ئاستی میکانیکی کوانتەمی تیۆریدا حیسابی بۆ کرا. سەرەڕای ئەوەش، هەندێک لە پارامێتەرەکانی گەرمی وەک گەرمی کۆتایی دروستبوون، وزەی ئازاد، ئەنترۆپی، ئەنتاڵپی و توانای گەرمی بە بەکارهێنانی ئەو فۆرمولانەی لە خشتەی 1 دا هاتووە حیسابی بۆ کرا. مۆدێلە لێکۆڵینەوەکراوەکان خرایە ژێر شیکاری تیۆری کوانتەمی ئەتۆمەکان لە مۆلیکولەکاندا (QTAIM) بە مەبەستی دەستنیشانکردنی ئەو کارلێکانەی کە لەسەر ڕووی پێکهاتە لێکۆڵینەوەکراوەکان ڕوودەدەن. ئەم حیساباتانە بە بەکارهێنانی فرمانی "output=wfn" لە کۆدی نەرمەکاڵای Gaussian 09 ئەنجامدراون و پاشان بە بەکارهێنانی کۆدی نەرمەکاڵای Avogadro بینراون43.
کە E وزەی ناوەوەیە، P پەستانە، V قەبارەیە، Q ئاڵوگۆڕی گەرمییە لە نێوان سیستەم و ژینگەکەیەتی، T پلەی گەرمییە، ΔH گۆڕانی ئەنتاڵپییە، ΔG گۆڕانی وزەی ئازادە، ΔS گۆڕانی ئەنترۆپییە، a و b پارامێتەرەکانی لەرزینن، q بارگەی ئەتۆمییە، C چڕی ئەلکترۆنی ئەتۆمییە44،45. لە کۆتاییدا، هەمان پێکهاتەکان باشتر کران و پارامێتەرەکانی QSAR لە ئاستی PM6 بە بەکارهێنانی کۆدی نەرمەکاڵای SCIGRESS46 لە بەشی سپێکترۆسکۆپی سەنتەری توێژینەوەی نیشتمانی لە قاهیرە، میسر حیسابی بۆ کرا.
لە کارەکانی پێشووماندا47، ئێمە ئەگەریترین مۆدێلمان هەڵسەنگاند کە باس لە کارلێکی سێ یەکەی PVA ​​لەگەڵ دوو یەکەی NaAlg دەکات، لەگەڵ گلیسیرۆل کە وەکو پلاستیککەرێک کاردەکات. وەک لە سەرەوە ئاماژەمان پێدا، دوو ئەگەر هەیە بۆ کارلێکی PVA ​​و NaAlg. دوو مۆدێلەکە کە بە 3PVA-2Na Alg (بە پشتبەستن بە ژمارەی کاربۆنی 10) و Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg ناوزەدکراون، بچووکترین بەهای بۆشایی وزەیان هەیە48 بە بەراورد بەو پێکهاتانەی تر کە لەبەرچاو گیراون. بۆیە، کاریگەری زیادکردنی Gly لەسەر ئەگەریترین مۆدێلی پۆلیمرەکەی تێکەڵەی PVA/Na Alg بە بەکارهێنانی دوو پێکهاتەی دوایی لێکۆڵینەوەی لەسەر کرا: 3PVA-(C10)2Na Alg (بۆ سادەیی بە 3PVA-2Na Alg ناودەبرێت) و Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. بەپێی وتارەکان، PVA، NaAlg و گلیسیرۆل دەتوانن تەنها پەیوەندی هایدرۆجینی لاواز لە نێوان گروپە کاراییەکانی هایدرۆکسیلدا دروست بکەن. بەو پێیەی هەردوو ترایمەری PVA ​​و دایمەری NaAlg و گلیسیرۆل چەندین گروپی OH لەخۆدەگرن، دەتوانرێت بەرکەوتنەکە لە ڕێگەی یەکێک لە گروپەکانی OH بەدیبهێنرێت. وێنەی 1 کارلێکی نێوان مۆلیکولی گلیسیرۆلی مۆدێل و مۆلیکولی مۆدێل 3PVA-2Na Alg نیشان دەدات، و وێنەی 2 مۆدێلی دروستکراوی کارلێکی نێوان مۆلیکولی مۆدێل Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg و چڕیی جیاوازی گلیسیرۆل نیشان دەدات.
پێکهاتە باشەکان: (ئە) Gly و 3PVA − 2Na Alg کارلێک دەکەن لەگەڵ (b) 1 Gly، (c) 2 Gly، (d) 3 Gly، (e) 4 Gly، و (f) 5 Gly.
پێکهاتە باشەکانی زاراوەی 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg کە کارلێک دەکەن لەگەڵ (a) 1 Gly، (b) 2 Gly، (c) 3 Gly، (d) 4 Gly، (e) 5 Gly، و (f) 6 Gly.
وزەی بۆشایی باندی ئەلکترۆنی پارامێتەرێکی گرنگە کە دەبێت لەبەرچاو بگیرێت لەکاتی لێکۆڵینەوە لە کارلێککردنی هەر ماددەیەکی ئەلکترۆد. چونکە باس لە هەڵسوکەوتی ئەلکترۆنەکان دەکات کاتێک مادەکە تووشی گۆڕانکاری دەرەکی دەبێت. بۆیە پێویستە وزەکانی بۆشایی باندی ئەلکترۆنی HOMO/LUMO بۆ هەموو ئەو پێکهاتانەی کە لێکۆڵینەوەیان لەسەر کراوە بخەمڵێندرێت. خشتەی 2 گۆڕانکارییەکانی وزەکانی HOMO/LUMOی 3PVA-(C10)2Na Alg و Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg بەهۆی زیادکردنی گلیسیرۆلەوە نیشان دەدات. بەپێی ref47، بەهای Eg ی 3PVA-(C10)2Na Alg 0.2908 eV یە، لە کاتێکدا بەهای Eg ی پێکهاتەکە کە ئەگەری کارلێکی دووەم ڕەنگدەداتەوە (واتە، زاراوەی 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0.5706 eV یە.
بەڵام دەرکەوت کە زیادکردنی گلیسیرۆل بووە هۆی گۆڕانکارییەکی کەم لە بەهای Eg ی 3PVA-(C10)2Na Alg. کاتێک 3PVA-(C10)2NaAlg کارلێکی لەگەڵ 1، 2، 3، 4 و 5 یەکەکانی گلیسیرۆل کرد، بەهاکانی Eg ی بوون بە 0.302، 0.299، 0.308، 0.289 و 0.281 eV، بە ڕێککەوت. بەڵام تێڕوانینێکی بەنرخ هەیە کە دوای زیادکردنی 3 یەکە گلیسیرۆل، بەهای Eg بچووکتر بووەوە لە بەهای 3PVA-(C10)2Na Alg. ئەو مۆدێلەی کە نوێنەرایەتی کارلێکی 3PVA-(C10)2Na Alg دەکات لەگەڵ پێنج یەکەی گلیسیرۆل ئەگەریترین مۆدێلی کارلێککردنە. ئەمەش بەو مانایەیە کە لەگەڵ زیادبوونی ژمارەی یەکەکانی گلیسیرۆل، ئەگەری کارلێککردنەکەش زیاد دەکات.
لە هەمان کاتدا، بۆ ئەگەری دووەمی کارلێککردن، وزەکانی HOMO/LUMOی مۆلیکولەکانی مۆدێل کە نوێنەرایەتی زاراوەی 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly، زاراوەی 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly، زاراوەی 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly، Term 1Na دەکەن Alg - 3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg- 4Gly، وەرزی 1Na Alg - 3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg- 5Gly و وەرزی 1Na Alg - 3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg- 6Gly دەبنە 1.343، 1.34 7، 0.976، 0.607، 0.348 و 0.496 eV، بە ڕێککەوت. خشتەی ٢ وزەی بۆشایی باندی HOMO/LUMO حیسابکراو بۆ هەموو پێکهاتەکان نیشان دەدات. جگە لەوەش هەمان هەڵسوکەوتی ئەگەرەکانی کارلێکی گروپی یەکەم لێرەدا دووبارە دەبێتەوە.
تیۆری باند لە فیزیای دۆخی ڕەقدا دەڵێت کە لەگەڵ کەمبوونەوەی بۆشایی باندەکەی ماددەیەکی ئەلکترۆد، ڕێبەرایەتی ئەلیکترۆنی مادەکە زیاد دەکات. دۆپینگ ڕێگەیەکی باو بۆ کەمکردنەوەی بۆشایی باندەکانی ماددە کاتۆدی سۆدیۆم-ئایۆن. جیانگ و هاوکارانی. دۆپینگی Cu بەکارهێنا بۆ باشترکردنی ڕێبەرایەتی ئەلیکترۆنی ماددە چیندارەکانی β-NaMnO2. بە بەکارهێنانی حیساباتی DFT، بۆیان دەرکەوت کە دۆپینگ بۆشایی باندەکەی مادەکە لە 0.7 eV بۆ 0.3 eV کەمدەکاتەوە. ئەمەش ئاماژەیە بۆ ئەوەی کە دۆپینگی Cu ڕێبەرایەتی ئەلیکترۆنی مادەی β-NaMnO2 باشتر دەکات.
MESP بە وزەی کارلێککردن لە نێوان دابەشکردنی بارگەی گەردیلەیی و تاکە بارگەیەکی ئەرێنی پێناسە دەکرێت. MESP بە ئامرازێکی کاریگەر دادەنرێت بۆ تێگەیشتن و لێکدانەوەی تایبەتمەندییە کیمیاییەکان و کارلێککردن. دەتوانرێت MESP بەکاربهێنرێت بۆ تێگەیشتن لە میکانیزمەکانی کارلێکەکانی نێوان ماددە پۆلیمرییەکان. MESP باس لە دابەشبوونی بارگە دەکات لەناو ئەو ئاوێتەیەی کە لەژێر لێکۆڵینەوەدایە. سەرەڕای ئەوە، MESP زانیاری دەربارەی شوێنە چالاکەکان لە مادەکانی ژێر لێکۆڵینەوەدا دەدات32. وێنەی 3 پڵۆتەکانی MESP ی 3PVA-(C10) 2Na Alg، 3PVA-(C10) 2Na Alg - 1Gly، 3PVA-(C10) 2Na Alg - 2Gly، 3PVA-(C10) 2Na Alg - 3Gly، 3PVA-(C10) 2Na Alg - 4Gly، و 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly پێشبینی کراوە لە ئاستی تیۆری B3LYP/6-311G(d, p).
کۆنتورەکانی MESP کە بە B3LYP/6-311 g(d, p) بۆ (a) Gly و 3PVA − 2Na Alg کە کارلێک دەکەن لەگەڵ (b) 1 Gly، (c) 2 Gly، (d) 3 Gly، (e) 4 Gly، و (f) 5 Gly حیسابی بۆ کراوە.
لە هەمان کاتدا، وێنەی 4 ئەنجامە حیسابکراوەکانی MESP بۆ وەرزی 1Na Alg- 3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg، وەرزی 1Na Alg-3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg- 1Gly، وەرزی 1Na Alg-3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg − 2Gly، وەرزی 1Na Alg-3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg − 3gly، تێرم نیشان دەدات 1Na Alg-3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg − 4Gly، وەرزی 1Na Alg- 3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg- 5gly و وەرزی 1Na Alg-3PVA – ناوەڕاستی 1Na Alg − 6Gly، بە ڕێککەوت. MESP حیسابکراو وەک ڕەفتاری کۆنتور نیشان دەدرێت. هێڵەکانی کۆنتور بە ڕەنگی جیاواز نیشان دەدرێن. هەر ڕەنگێک نوێنەرایەتی بەهایەکی جیاوازی ئەلکترۆنەرێنی دەکات. ڕەنگی سوور ئاماژەیە بۆ ئەو شوێنانەی کە زۆر ئەلکترۆنەرێنی یان کارلێککەرن. لەم نێوەندەدا ڕەنگی زەرد نوێنەرایەتی شوێنە بێلایەنەکانی ٤٩، ٥٠، ٥١ دەکات لە پێکهاتەکەدا. ئەنجامەکانی MESP دەریانخست کە کارلێککردنی 3PVA-(C10)2Na Alg زیاد بووە لەگەڵ زیادبوونی ڕەنگی سوور لە دەوری مۆدێلە لێکۆڵینەوەکراوەکان. لە هەمان کاتدا، چڕی ڕەنگی سوور لە نەخشەی MESP ی مۆلیکولی مۆدێلی Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg کەم دەبێتەوە بەهۆی کارلێککردن لەگەڵ ناوەڕۆکی جیاوازی گلیسیرۆل. گۆڕانکاری لە دابەشکردنی ڕەنگی سوور لە دەوری پێکهاتەی پێشنیارکراوی کارلێککردنەکە ڕەنگدەداتەوە، لە کاتێکدا زیادبوونی چڕی زیادبوونی ئەلکترۆنێگەتیڤی مۆلیکولی مۆدێلی 3PVA-(C10)2Na Alg پشتڕاست دەکاتەوە بەهۆی زیادبوونی ڕێژەی گلیسیرۆل.
B3LYP/6-311 g(d, p) حیسابی MESP زاراوەی 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg کە کارلێک لەگەڵ (a) 1 Gly، (b) 2 Gly، (c) 3 Gly، (d) 4 Gly، (e) 5 Gly، و (f) 6 Gly دەکات.
هەموو پێکهاتە پێشنیار کراوەکان پارامێتەرەکانی گەرمی خۆیان هەیە وەک ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی، توانای گەرمی، وزەی ئازاد و گەرمی دروستبوون کە لە پلەی گەرمی جیاوازدا لە مەودای 200 K تا 500 K حیسابی بۆ کراوە. بۆ وەسفکردنی هەڵسوکەوتی سیستەمی فیزیایی، جگە لە لێکۆڵینەوە لە هەڵسوکەوتی ئەلیکترۆنییان، هەروەها پێویستە لێکۆڵینەوە لە هەڵسوکەوتی گەرمییان بکرێت وەک کارکردی پلەی گەرمی بەهۆی کارلێککردنیان لەگەڵ یەکتر، کە دەتوانرێت بە بەکارهێنانی هاوکێشەکان حیسابی بۆ بکرێت لە خشتەی 1 دا هاتووە. لێکۆڵینەوە لەم پارامێتەرە گەرمیانە بە نیشاندەرێکی گرنگ دادەنرێت بۆ وەڵامدانەوەی و سەقامگیری ئەم جۆرە سیستەمە فیزیاییانە لە پلەی گەرمی جیاوازدا.
سەبارەت بە ئەنتالپی ترایمەری PVA، سەرەتا لەگەڵ دایمەری NaAlg کارلێک دەکات، پاشان لە ڕێگەی گروپی OH کە بەستراوەتەوە بە ئەتۆمی کاربۆن #10، و لە کۆتاییدا لەگەڵ گلیسیرۆل. ئەنتالپی پێوەرێکە بۆ وزە لە سیستەمێکی گەرمیداینامیکدا. ئەنتاڵپی یەکسانە بە کۆی گەرمی ناو سیستەمێک، کە یەکسانە بە وزەی ناوەوەی سیستەمەکە لەگەڵ بەرهەمی قەبارە و پەستانەکەی. بە واتایەکی تر، ئەنتاڵپی نیشان دەدات کە چەندە گەرمی و کار زیاد دەکرێت بۆ ماددەیەک یان لادەبرێت52.
وێنەی 5 گۆڕانکارییەکانی ئەنتالپی لە کاتی کارلێکی 3PVA-(C10)2Na Alg لەگەڵ چڕیی جیاوازی گلیسیرۆل نیشان دەدات. کورتکراوەکانی A0، A1، A2، A3، A4، و A5 نوێنەرایەتی مۆلیکولە مۆدێلەکانی 3PVA-(C10)2Na Alg، 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly، و 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly، بە ڕێککەوت. وێنەی 5a نیشان دەدات کە ئەنتاڵپی زیاد دەکات لەگەڵ زیادبوونی پلەی گەرمی و ڕێژەی گلیسیرۆل. ئەنتاڵپی ئەو پێکهاتەیەی کە نوێنەرایەتی 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (واتە، A5) دەکات لە 200 K 27.966 cal/mol یە، لە کاتێکدا ئەنتالپی ئەو پێکهاتەیەی کە نوێنەرایەتی 3PVA- 2NaAlg دەکات لە 200 K 13.490 cal/mol یە. لە کۆتاییدا بەو پێیەی ئەنتاڵپی ئەرێنییە، ئەم کارلێکە گەرمی ناوەوەیە.
ئەنترۆپی بە پێوەرێک بۆ وزەی بەردەست نەبوو لە سیستەمێکی گەرمیداینامیک داخراودا پێناسە دەکرێت و زۆرجار وەک پێوەرێک بۆ تێکچوونی سیستەمەکە دادەنرێت. وێنەی 5b گۆڕانی ئەنترۆپی 3PVA-(C10)2NaAlg لەگەڵ پلەی گەرمی و چۆنیەتی کارلێککردنی لەگەڵ یەکە جیاوازەکانی گلیسیرۆل نیشان دەدات. گرافەکە نیشان دەدات کە ئەنترۆپی بە شێوەیەکی هێڵی دەگۆڕێت لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی لە 200 K بۆ 500 K. وێنەی 5b بە ڕوونی نیشان دەدات کە ئەنترۆپی مۆدێلی 3PVA-(C10)2Na Alg مەیلی بۆ 200 cal/K/mol هەیە لە 200 K چونکە مۆدێلی 3PVA-(C10)2Na Alg کەمتر تێکچوونی تۆڕی نیشان دەدات. لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی، مۆدێلی 3PVA-(C10)2Na Alg ناڕێک دەبێت و زیادبوونی ئەنترۆپی لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی ڕوون دەکاتەوە. سەرەڕای ئەوەش، ڕوونە کە پێکهاتەی 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly بەرزترین بەهای ئەنترۆپی هەیە.
هەمان هەڵسوکەوت لە وێنەی 5c دا بەدی دەکرێت کە گۆڕانی توانای گەرمی لەگەڵ پلەی گەرمیدا نیشان دەدات. توانای گەرمی بریتییە لە بڕی گەرمی پێویست بۆ گۆڕینی پلەی گەرمی بڕێکی دیاریکراو لە ماددە بە 1 °C47. وێنەی 5c گۆڕانکارییەکانی توانای گەرمی مۆلیکولی مۆدێل 3PVA-(C10)2NaAlg نیشان دەدات بەهۆی کارلێککردن لەگەڵ 1، 2، 3، 4، و 5 یەکەکانی گلیسیرۆل. وێنەکە نیشان دەدات کە توانای گەرمی مۆدێلی 3PVA-(C10)2NaAlg بە شێوەیەکی هێڵکاری لەگەڵ پلەی گەرمیدا زیاد دەکات. زیادبوونی توانای گەرمی چاودێرکراو لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی دەگەڕێتەوە بۆ لەرزینەکانی گەرمی فۆنۆن. سەرەڕای ئەوە، بەڵگە هەیە کە زیادکردنی ڕێژەی گلیسیرۆل دەبێتە هۆی زیادبوونی توانای گەرمی مۆدێلی 3PVA-(C10)2NaAlg. سەرەڕای ئەوە، پێکهاتەکە نیشان دەدات کە 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly بەرزترین بەهای توانای گەرمی هەیە بە بەراورد بە پێکهاتەکانی تر.
پارامێتەرەکانی تری وەک وزەی ئازاد و گەرمی کۆتایی دروستبوون بۆ پێکهاتە لێکۆڵینەوەکراوەکان حیسابی بۆ کراوە و بە ڕێککەوت لە وێنەی 5d و e دا نیشان دراون. گەرمی کۆتایی دروستبوون بریتییە لەو گەرمیەی کە لە کاتی دروستبوونی ماددەیەکی پاک لە توخمە پێکهێنەرەکانی لە ژێر فشاری بەردەوامدا ئازاد دەکرێت یان هەڵدەمژرێت. وزەی ئازاد دەتوانرێت وەک تایبەتمەندییەکی هاوشێوەی وزە پێناسە بکرێت، واتە بەهاکەی پەیوەستە بە بڕی ماددە لە هەر بارێکی گەرمیداینامیکدا. وزەی ئازاد و گەرمی دروستبوونی 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly کەمترین بوو و بە ڕێککەوت -1318.338 و -1628.154 کیلۆکالۆری/مۆڵ بوو. لە بەرامبەردا، پێکهاتەی نوێنەرایەتی 3PVA-(C10)2NaAlg بەرزترین وزەی ئازادی و بەهای گەرمی دروستبوونی هەیە کە بە ڕێککەوت -690.340 و -830.673 کیلۆکاڵۆری/مۆڵ، بە بەراورد لەگەڵ پێکهاتەکانی تر. وەک لە وێنەی ٥ دا دیارە، تایبەتمەندییە گەرمییە جیاوازەکان دەگۆڕدرێن بەهۆی کارلێککردن لەگەڵ گلیسیرۆل. وزەی ئازادی گیبس نێگەتیڤە، ئەمەش ئاماژەیە بۆ ئەوەی کە پێکهاتەی پێشنیارکراوی جێگیرە.
PM6 پارامێتەرەکانی گەرمی 3PVA- (C10) 2Na Alg پاک (مۆدێلی A0)، 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (مۆدێلی A1)، 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (مۆدێلی A2)، 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (مۆدێلی A3)، 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (مۆدێلی A4)، و 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (مۆدێلی A5)، کە (a) ئەنتاڵپییە، (b) ئەنترۆپی، (c) توانای گەرمی، (d) وزەی ئازاد، و (e) گەرمی دروستبوون.
لە لایەکی دیکەوە، دۆخی دووەمی کارلێککردن لە نێوان PVA trimer و Dimeric NaAlg لە گروپەکانی OH کۆتایی و ناوەڕاست لە پێکهاتەی PVA ​​trimer ڕوودەدات. وەک لە گروپی یەکەمدا، پارامێتەرەکانی گەرمی بە بەکارهێنانی هەمان ئاستی تیۆری حیسابی بۆ کرا. وێنەی 6a-e گۆڕانکارییەکانی ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی، توانای گەرمی، وزەی ئازاد و لە کۆتاییدا گەرمی دروستبوون نیشان دەدات. وێنەکانی 6a-c نیشان دەدەن کە توانای ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی و گەرمی زاراوەی 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg هەمان هەڵسوکەوتی گروپی یەکەم نیشان دەدەن کاتێک کارلێک لەگەڵ 1، 2، 3، 4، 5 و 6 یەکەکانی گلیسیرۆل دەکەن. جگە لەوەش بەهاکانیان وردە وردە لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمیدا زیاد دەبن. سەرەڕای ئەوە، لە مۆدێلی پێشنیارکراوی Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg، بەهاکانی ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی و توانای گەرمی زیاد بوون لەگەڵ زیادبوونی ڕێژەی گلیسیرۆل. کورتکراوەکانی B0، B1، B2، B3، B4، B5 و B6 بە ڕێککەوت نوێنەرایەتی ئەم پێکهاتانەی خوارەوە دەکەن: زاراوەی 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg، زاراوەی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاست 1 Na Alg − 1 Gly، زاراوەی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاستی 1 Na Alg − 2gly، زاراوەی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاستی 1 Na Alg - 3gly، وەرزی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاستی 1 Na Alg - 4 Gly، تێرمی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاستی 1 Na Alg - 5 Gly و وەرزی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاستی 1 Na Alg - 6 Gly. وەک لە وێنەی 6a–c دا نیشان دراوە، ڕوونە کە بەهاکانی ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی و توانای گەرمی زیاد دەبن لەگەڵ زیادبوونی ژمارەی یەکەکانی گلیسیرۆل لە 1 بۆ 6.
PM6 پارامێتەرەکانی گەرمی پاکی Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (مۆدێلی B0)، Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (مۆدێلی B1)، Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (مۆدێلی B2)، وەرزی 1 Na Alg- 3PVA- ناوەڕاست 1 Na Alg – 3 Gly (model B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (model B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (model B5), and Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (model B6), including (a) enthalpy, (b) entropy, (c) heat توانا، (د) وزەی ئازاد، و (هـ) گەرمی دروستبوون.
سەرەڕای ئەوە، پێکهاتەی نوێنەرایەتی زاراوەی 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly بەرزترین بەهای ئەنتاڵپی، ئەنترۆپی و توانای گەرمی هەیە بە بەراورد لەگەڵ پێکهاتەکانی تر. لە نێوانیاندا، بەهاکانیان لە 16.703 کال/مۆڵ، 257.990 کالۆری/مۆڵ/ک و 131.323 کیلۆکاڵۆری/مۆڵ لە وەرزی 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg بۆ 33.223 کالۆری/مۆڵ، 420.038 کالۆری/مۆڵ/K و 275.923 کیلۆ کالۆری/مۆڵ لە وەرزی 1 نا Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly، بە ڕێککەوت.
بەڵام وێنەکانی 6d و e وابەستەیی پلەی گەرمی وزەی ئازاد و گەرمی کۆتایی دروستبوون (HF) نیشان دەدەن. دەتوانرێت HF بەو گۆڕانە ئەنتالپییە پێناسە بکرێت کە کاتێک ڕوودەدات کە یەک مۆلی ماددەیەک لە توخمەکانیەوە لە ژێر بارودۆخی سروشتی و ستاندارددا دروست دەبێت. لە وێنەکەدا دیارە کە وزەی ئازاد و گەرمی کۆتایی دروستبوونی هەموو پێکهاتە لێکۆڵینەوەکراوەکان وابەستەیییەکی هێڵی بە پلەی گەرمی نیشان دەدەن، واتە وردە وردە و بە شێوەیەکی هێڵکاری زیاد دەبن لەگەڵ بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی. سەرەڕای ئەوە، ژمارەکە هەروەها پشتڕاستی کردەوە کە پێکهاتەی نوێنەرایەتی زاراوەی 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly کەمترین وزەی ئازادی و کەمترین HF ی هەیە. هەردوو پارامێتەرەکە لە -758.337 بۆ -899.741 K cal/mol لە زاراوەی 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly بۆ -1,476.591 و -1,828.523 K cal/mol دابەزین. لە ئەنجامەکاندا دەردەکەوێت کە HF کەم دەبێتەوە لەگەڵ زیادبوونی یەکەکانی گلیسیرۆل. ئەمەش بەو مانایەیە کە بەهۆی زیادبوونی گروپە کاراییەکان، کارلێککردنەکەش زیاد دەکات و لێرەوە وزەی کەمتر پێویستە بۆ ئەنجامدانی کارلێکەکە. ئەمەش ئەوە پشتڕاست دەکاتەوە کە دەتوانرێت PVA/NaAlg ی پلاستیکی لە پاتریەکاندا بەکاربهێنرێت بەهۆی کارلێکی بەرزی.
بەگشتی کاریگەرییەکانی پلەی گەرمی بەسەر دوو جۆردا دابەش دەبن: کاریگەرییەکانی پلەی گەرمی نزم و کاریگەرییەکانی پلەی گەرمی بەرز. کاریگەرییەکانی نزمبوونەوەی پلەی گەرمی بە شێوەیەکی سەرەکی لەو وڵاتانەدا هەست پێدەکرێت کە لە ناوچە پانییە بەرزەکاندا هەڵکەوتوون، وەک گرینلاند، کەنەدا و ڕووسیا. لە وەرزی زستاندا پلەی گەرمی هەوای دەرەوە لەم شوێنانە زۆر لە خوار پلەی سفرەوەیە. تەمەن و کارایی پاتری لیتیۆم ئایۆن دەتوانێت کاریگەری لەسەر بێت بەهۆی پلەی گەرمی نزمەوە، بەتایبەتی ئەوانەی لە ئۆتۆمبێلی کارەبایی پلاگین هایبرید و ئۆتۆمبێلی کارەبایی پاک و ئۆتۆمبێلی کارەبایی هایبریددا بەکاردەهێنرێن. گەشتکردن بۆ بۆشایی ئاسمان یەکێکی ترە لە ژینگە ساردەکان کە پێویستی بە پاتری لیتیۆم ئایۆن هەیە. بۆ نموونە پلەی گەرمی لەسەر مەریخ دەتوانێت بۆ -120 پلەی سەدی دابەزێت، ئەمەش ئاستەنگێکی بەرچاو لە بەردەم بەکارهێنانی پاتری لیتیۆم ئایۆن لە کەشتییە ئاسمانییەکان دروست دەکات. پلەی گەرمی کارکردنی نزم دەتوانێت ببێتە هۆی کەمبوونەوەی ڕێژەی گواستنەوەی بارگە و چالاکیی کارلێکی کیمیایی پاترییەکانی لیتیۆم ئایۆن، لە ئەنجامدا ڕێژەی بڵاوبوونەوەی ئایۆنەکانی لیتیۆم لە ناو ئەلکترۆدەکەدا و ڕێبەرایەتی ئایۆنی لە ئەلکترۆلایتەکەدا کەم دەبێتەوە. ئەم تێکچوونە دەبێتە هۆی کەمبوونەوەی توانای وزە و هێز، و هەندێکجار تەنانەت کەمبوونەوەی کارایی53.
کاریگەری پلەی گەرمی بەرز لە مەودای بەرفراوانتر لە ژینگەکانی بەکارهێناندا ڕوودەدات، لەوانەش هەردوو ژینگەی پلەی گەرمی بەرز و نزم، لە کاتێکدا کاریگەری پلەی گەرمی نزم بە شێوەیەکی سەرەکی سنووردارە بە ژینگەکانی بەکارهێنانی پلەی گەرمی نزم. کاریگەری پلەی گەرمی نزم بە شێوەیەکی سەرەکی بە پلەی گەرمی دەوروبەر دیاری دەکرێت، لە کاتێکدا کاریگەری پلەی گەرمی بەرز بەزۆری بە وردی دەگەڕێتەوە بۆ پلەی گەرمی بەرزی ناو پاتری لیتیۆم ئایۆن لە کاتی کارکردندا.
پاترییەکانی لیتیۆم ئایۆن لە ژێر بارودۆخی کارەبای بەرزدا گەرمی دروست دەکەن (لەوانەش بارگاویکردنەوەی خێرا و بارگاویکردنەوەی خێرا)، ئەمەش دەبێتە هۆی بەرزبوونەوەی پلەی گەرمی ناوەوە. هەروەها بەرکەوتن بە پلەی گەرمی بەرز دەبێتە هۆی تێکچوونی کارایی پاتری، لەوانەش لەدەستدانی توانا و هێز. بە شێوەیەکی ئاسایی لەدەستدانی لیتیۆم و وەرگرتنەوەی ماددە چالاکەکان لە پلەی گەرمی بەرزدا دەبێتە هۆی لەدەستدانی توانا و لەدەستدانی هێزەکەش بەهۆی زیادبوونی بەرگری ناوخۆییەوەیە. ئەگەر پلەی گەرمی لە کۆنتڕۆڵ دەرچوو، هەڵاتنی گەرمی ڕوودەدات، کە لە هەندێک حاڵەتدا دەبێتە هۆی سووتانی خۆبەخۆ یان تەنانەت تەقینەوە.
حیساباتی QSAR شێوازێکی مۆدێلکردنی حیساباتی یان بیرکارییە کە بەکاردێت بۆ دیاریکردنی پەیوەندییەکانی نێوان چالاکیی بایۆلۆژی و تایبەتمەندییە پێکهاتەییەکانی پێکهاتەکان. هەموو مۆلیکولە دیزاینکراوەکان باشتر کران و هەندێک تایبەتمەندی QSAR لە ئاستی PM6 حیسابی بۆ کرا. خشتەی ٣ هەندێک لە وەسفکەرەکانی QSARی حیسابکراو دەخاتە ڕوو. نموونەی ئەم جۆرە وەسفکەرانە بریتین لە بارگە، TDM، وزەی کۆی گشتی (E)، پۆتانسێلی ئایۆنیزەکردن (IP)، Log P، و جەمسەرگیری (بۆ فۆرمولەکانی دیاریکردنی IP و Log P سەیری خشتەی 1 بکە).
ئەنجامی حیسابکردنەکان نیشان دەدەن کە کۆی بارگەی هەموو پێکهاتە لێکۆڵینەوەکراوەکان سفرە بەو پێیەی لە دۆخی زەمینیدان. بۆ ئەگەری یەکەمی کارلێککردن، TDMی گلیسیرۆل 2.788 Debye و 6.840 Debye بوو بۆ 3PVA-(C10) 2Na Alg، لە کاتێکدا بەهاکانی TDM زیادکران بۆ 17.990 Debye، 8.848 Debye، 5.874 Debye، 7.568 Debye و 12.779 Debye کاتێک 3PVA-(C10) 2Na Alg بە ڕێککەوت لەگەڵ 1، 2، 3، 4 و 5 یەکە گلیسیرۆل کارلێکی کردووە. تا بەهای TDM بەرزتر بێت، کارلێککردنی لەگەڵ ژینگەدا زیاتر دەبێت.
هەروەها کۆی وزەی (E) حیسابی بۆ کرا، و بەهاکانی E ی گلیسیرۆل و 3PVA-(C10)2 NaAlg بە ڕێککەوت -141.833 eV و -200092.503 eV بوون. لە هەمان کاتدا، پێکهاتەکان کە نوێنەرایەتی 3PVA-(C10)2 NaAlg دەکەن لەگەڵ 1، 2، 3، 4 و 5 یەکەکانی گلیسیرۆل کارلێک دەکەن؛ E بە ڕێککەوت دەبێتە -996.837، -1108.440، -1238.740، -1372.075 و -1548.031 eV. زیادکردنی ڕێژەی گلیسیرۆل دەبێتە هۆی کەمبوونەوەی کۆی وزە و لێرەوە دەبێتە هۆی زیادبوونی کارلێککردن. بە پشتبەستن بە حیسابکردنی کۆی وزە، گەیشتە ئەو ئەنجامەی کە مۆلیکولی مۆدێل کە 3PVA-2Na Alg-5 Gly یە، کارلێککەرترە لە مۆلیکولە مۆدێلەکانی تر. ئەم دیاردەیە پەیوەندی بە پێکهاتەکەیانەوە هەیە. 3PVA-(C10)2NaAlg تەنها دوو گروپی -COONa لەخۆدەگرێت، لەکاتێکدا پێکهاتەکانی تر دوو گروپی -COONa لەخۆدەگرن بەڵام چەندین گروپی OH هەڵدەگرن، ئەمەش واتە کارلێککردنیان بەرامبەر بە ژینگە زیاد دەکات.
سەرەڕای ئەوەش، وزەکانی ئایۆنیزەکردن (IE)ی هەموو پێکهاتەکان لەم لێکۆڵینەوەیەدا لەبەرچاو گیراوە. وزەی ئایۆنیزەکردن پارامێتەرێکی گرنگە بۆ پێوانەکردنی کارلێککردنی مۆدێلی لێکۆڵینەوەکراو. ئەو وزەیەی کە پێویستە بۆ گواستنەوەی ئەلکترۆنێک لە خاڵێکی مۆلیکولێکەوە بۆ بێکۆتایی پێی دەوترێت وزەی ئایۆنیزەکردن. نوێنەرایەتی پلەی ئایۆنیزەکردن (واتە کارلێککردن)ی مۆلیکولەکە دەکات. تا وزەی ئایۆنیزەکردن زیاتر بێت، کارلێککردنەکە کەمتر دەبێتەوە. ئەنجامی IE ی 3PVA-(C10)2NaAlg کە کارلێک لەگەڵ یەکەکانی 1، 2، 3، 4 و 5 گلیسیرۆل دەکات بە ڕێککەوت -9.256، -9.393، -9.393، -9.248 و -9.323 eV بووە، لە کاتێکدا IE ی گلیسیرۆل و 3PVA-(C10)2NaAlg -5.157 بووە و -9.341 eV، بە ڕێککەوت. بەو پێیەی زیادکردنی گلیسیرۆل بووە هۆی کەمبوونەوەی بەهای IP، کارلێکی گەردیلەیی زیاد بوو، ئەمەش کارپێکردنی مۆلیکولی مۆدێلی PVA/NaAlg/گلیسیرۆل لە ئامێرە ئەلکترۆکیمیاییەکاندا بەرز دەکاتەوە.
پێنجەم وەسفکەر لە خشتەی ٣دا بریتییە لە Log P کە لۆگاریتمی ڕێژەی دابەشکردنە و بەکاردێت بۆ وەسفکردنی ئەوەی کە ئایا ئەو پێکهاتەیەی کە لێکۆڵینەوەی لەسەر دەکرێت ئاودۆست یان ئاو فۆبیکە. بەهای Log P ی نەرێنی ئاماژەیە بۆ گەردیلەیەکی ئاودۆست، واتە بە ئاسانی لە ئاودا دەتوێتەوە و لە توێنەرە ئۆرگانیکەکاندا بە شێوەیەکی خراپ دەتوێتەوە. بەهایەکی ئەرێنی ئاماژەیە بۆ پرۆسەی پێچەوانە.
بە پشتبەستن بە ئەنجامە بەدەست هێنراوەکان، دەتوانرێت بڵێین کە هەموو پێکهاتەکان ئاودۆستن، لەبەرئەوەی بەهاکانی Log P یان (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly، 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly و 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) بە ڕێککەوت -3.537، -5.261، -6.342، -7.423 و -8.504ن، لە کاتێکدا بەهای Log P ی گلیسیرۆل تەنها -1.081 و 3PVA-(C10)2Na Alg تەنها -3.100 یە. ئەمەش بەو مانایەیە کە تایبەتمەندییەکانی ئەو پێکهاتەیەی کە لێکۆڵینەوەی لەسەر دەکرێت دەگۆڕێت لەگەڵ تێکەڵبوونی مۆلیکولەکانی ئاو لە پێکهاتەکەیدا.
لە کۆتاییدا، جەمسەرگیرییەکانی هەموو پێکهاتەکان لە ئاستی PM6یشدا بە بەکارهێنانی شێوازێکی نیمچە ئەزموونی حیسابی بۆ دەکرێت. پێشتر ئاماژە بەوە کرابوو کە جەمسەرگیری زۆربەی مادەکان پەیوەستە بە هۆکارە جیاوازەکانەوە. گرنگترین هۆکار قەبارەی ئەو پێکهاتەیەیە کە لە ژێر لێکۆڵینەوەدایە. بۆ هەموو ئەو پێکهاتانەی کە جۆری یەکەمی کارلێککردن لە نێوان 3PVA و 2NaAlg دەگرێتەوە (کارلێکەکە لە ڕێگەی ئەتۆمی کاربۆنی ژمارە 10 ڕوودەدات)، جەمسەرگیری بە زیادکردنی گلیسیرۆل باشتر دەکرێت. جەمسەرگیری لە 29.690 Å بۆ 35.076، 40.665، 45.177، 50.239 و 54.638 Å زیاد دەکات بەهۆی کارلێککردن لەگەڵ 1، 2، 3، 4 و 5 یەکەکانی گلیسیرۆل. بەم شێوەیە، دەرکەوت کە مۆلیکولی مۆدێل کە زۆرترین جەمسەرگیری هەیە 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly ە، لە کاتێکدا مۆلیکولی مۆدێل کە کەمترین جەمسەرگیری هەیە 3PVA-(C10)2NaAlg ە کە 29.690 Å یە.
هەڵسەنگاندنی وەسفکەرەکانی QSAR دەریخست کە پێکهاتەی نوێنەرایەتی 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly کارلێککەرترینە بۆ یەکەم کارلێکی پێشنیارکراوی.
بۆ دۆخی دووەمی کارلێککردن لە نێوان سێیەمی PVA ​​و دایمەری NaAlg، ئەنجامەکان نیشان دەدەن کە بارگاوییەکانیان هاوشێوەی ئەوانەن کە لە بەشی پێشوودا پێشنیارکراون بۆ کارلێکی یەکەم. هەموو پێکهاتەکان بارگەی ئەلیکترۆنی سفریان هەیە، واتە هەموویان لە دۆخی زەمینیدان.
وەک لە خشتەی 4 دا نیشان دراوە، بەهاکانی TDM (لە ئاستی PM6 حیسابی بۆ کراوە)ی Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg لە 11.581 Debye بۆ 15.756، 19.720، 21.756، 22.732، 15.507، و 15.756 زیاد بووە کاتێک Term 1 Na Alg - 3PVA-Mid 1 Na Alg لەگەڵ 1، 2، 3، 4، 5، و 6 یەکە گلیسیرۆل کارلێکی کرد. بەڵام، کۆی وزە لەگەڵ زیادبوونی ژمارەی یەکەکانی گلیسیرۆل کەم دەبێتەوە، و کاتێک وەرزی 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg کارلێک لەگەڵ ژمارەیەکی دیاریکراوی یەکەکانی گلیسیرۆل (1 بۆ 6) دەکات، کۆی وزە - 996.985، - 1129.013، - 1267.211، - 1321.775، - 1321.775، - 1321.775، - - 1418.964، و - 1637.432 eV، بە ڕێککەوت.
بۆ ئەگەری کارلێکی دووەم، IP، Log P و جەمسەرگیری لە ئاستی تیۆری PM6یشدا حیسابی بۆ دەکرێت. بۆیە سێ بەهێزترین وەسفکەریان بۆ کارلێکی گەردیلەیی لەبەرچاو گرت. بۆ ئەو پێکهاتانەی کە نوێنەرایەتی End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg دەکەن کە کارلێک لەگەڵ 1، 2، 3، 4، 5 و 6 یەکەکانی گلیسیرۆل دەکەن، IP لە -9.385 eV بۆ -8.946، -8.848، -8.430، -9.537، -7.997 و -8.900 eV زیاد دەکات. بەڵام بەهای Log P حیسابکراو کەمتر بوو بەهۆی پلاستیککردنی End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg لەگەڵ گلیسیرۆل. لەگەڵ زیادبوونی ڕێژەی گلیسیرۆل لە 1 بۆ 6، بەهاکانی دەبنە -5.334، -6.415، -7.496، -9.096، -9.861 و -10.53 لەبری -3.643. لە کۆتاییدا، داتاکانی جەمسەرگیری نیشانیان دا کە زیادکردنی ڕێژەی گلیسیرۆل بووە هۆی زیادبوونی جەمسەرگیری زاراوەی 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. جەمسەرگیری گەردیلەی مۆدێل Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg لە 31.703 Å بۆ 63.198 Å زیاد بوو دوای کارلێککردن لەگەڵ 6 یەکەی گلیسیرۆل. گرنگە ئاماژە بەوە بکەین کە زیادکردنی ژمارەی یەکەکانی گلیسیرۆل لە ئەگەری کارلێکی دووەمدا ئەنجام دەدرێت بۆ پشتڕاستکردنەوەی ئەوەی کە سەرەڕای ژمارەی زۆری ئەتۆمەکان و پێکهاتەی ئاڵۆز، بەڵام کاراییەکە هێشتا باشترە لەگەڵ زیادبوونی ڕێژەی گلیسیرۆل. بەم شێوەیە دەتوانرێت بڵێین کە مۆدێلی بەردەست PVA/Na Alg/glycerin دەتوانێت بەشێکی جێگەی پاترییەکانی لیتیۆم ئایۆن بگرێتەوە، بەڵام لێکۆڵینەوە و پەرەپێدانی زیاتر پێویستە.
تایبەتمەندکردنی توانای بەستنەوەی ڕووکارێک بە مژەرێک و هەڵسەنگاندنی کارلێکە ناوازەکانی نێوان سیستەمەکان پێویستی بە زانیاری هەیە لەسەر جۆری پەیوەندی کە لە نێوان هەر دوو ئەتۆمێکدا هەیە، ئاڵۆزی کارلێکەکانی نێوان گۆڕ و ناو گۆڕەکان، و دابەشکردنی چڕی ئەلکترۆنی ڕووکار و مژەرەکە. چڕی ئەلکترۆن لە خاڵی گرینگی پەیوەندی (BCP) لە نێوان ئەتۆمە کارلێککەرەکاندا گرینگە بۆ هەڵسەنگاندنی هێزی پەیوەندی لە شیکاری QTAIM. تا چڕی بارگەی ئەلکترۆنی بەرزتر بێت، کارلێکی هاوپەیوەندی جێگیرتر دەبێت و بە گشتی چڕی ئەلکترۆن لەم خاڵە گرنگانەدا بەرزتر دەبێت. سەرەڕای ئەوەش، ئەگەر هەردوو چڕی وزەی ئەلکترۆنی کۆی گشتی (H(r)) و چڕی بارگەی لاپلاس (∇2ρ(r)) کەمتر بن لە 0، ئەمە ئاماژەیە بۆ بوونی کارلێکە هاوپەیوەندییەکان (گشتی). لە لایەکی دیکەوە، کاتێک ∇2ρ(r) و H(r) زیاترن لە 0.54، ئەوە ئاماژەیە بۆ بوونی کارلێکە ناهاوسەنگەکان (توێکڵی داخراو) وەکو پەیوەندی هایدرۆجینی لاواز، هێزەکانی ڤان دێر واڵس و کارلێکە کارۆستاتیکییەکان. شیکاری QTAIM سروشتی کارلێکە ناکۆڤاڵێنتەکانی لە پێکهاتە لێکۆڵینەوەکراوەکاندا ئاشکرا کرد وەک لە وێنەکانی 7 و 8 دا نیشان دراوە. بە پشتبەستن بە شیکارییەکە، مۆلیکولەکانی مۆدێل کە نوێنەرایەتی 3PVA − 2Na Alg و Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg دەکەن سەقامگیرییەکی بەرزتریان نیشان دا لە چاو مۆلیکولەکانی کارلێککردن لەگەڵ یەکە جیاوازەکانی گلیسین. ئەمەش لەبەر ئەوەیە کە ژمارەیەک کارلێکی ناکۆڤاڵەنتی کە زیاتر لە پێکهاتەی ئەلجیناتدا باون وەک کارلێکە کارۆستاتیکییەکان و پەیوەندی هایدرۆجین، ئەلجینات دەتوانن پێکهاتەکان جێگیر بکەن. سەرەڕای ئەوە، ئەنجامەکانمان گرنگی کارلێکە ناکۆڤاڵێنتییەکانی نێوان مۆلیکولەکانی مۆدێلی 3PVA − 2Na Alg و Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg و گلیسین نیشان دەدەن، ئەمەش ئاماژەیە بۆ ئەوەی کە گلیسین ڕۆڵێکی گرنگ دەگێڕێت لە دەستکاریکردنی ژینگەی ئەلیکترۆنی گشتی پێکهاتەکان.
شیکاری QTAIM بۆ مۆلیکولی مۆدێل 3PVA − 2NaAlg کە کارلێک لەگەڵ (a) 0 Gly، (b) 1 Gly، (c) 2 Gly، (d) 3 Gly، (e) 4 Gly، و (f) 5Gly دەکات.