عنوان
مطالعه نظري تاثير تغييرات ساختاري بر رفتار يك دروازه منطقي مولكولي (سوئيچ مولكولي بر اساس آنتراسن و بنزو-15-كرون-5) و پيش‌بيني رفتار منطقي با استفاده از شبكه عصبي آگاه از فيزيك
نويسنده اصلي
قاسم زاده، مينا
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
شيمي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
دروازه‌هاي منطقي مولكولي به‌عنوان يكي از ابزارهاي نوين در علوم شيمي و نانو فناوري ، توانسته‌اند جايگاه ويژه‌اي در حوزه‌هايي مانند محاسبات مولكولي، حسگري شيميايي، دارورساني هدفمند و محاسبات زيستي پيدا كنند. اين ابزارها كه عملكرد آن‌ها بر پايه واكنش‌هاي شيميايي و تغييرات فيزيكي مولكول‌ها استوار است، امكان انجام عمليات منطقي مانند AND،ORو NOTرا در مقياس مولكولي فراهم مي‌كنند. با توجه به اهميت اين دروازه‌ها در كاهش ابعاد سيستم‌هاي محاسباتي و افزايش كارايي آن‌ها، اين پژوهش به بررسي نظري تأثير تغييرات ساختاري بر رفتار يك دروازه منطقي مولكولي خاص، بر پايه يك سوئيچ مولكولي شامل آنتراسن و بنزو-15-كرون-5 پرداخته است. در اين پژوهش، از روش‌هاي محاسباتي شامل نظريه تابعي چگالي (DFT) و نظريه تابعي چگالي وابسته به زمان (TD-DFT) استفاده شده است. تابع پايه مانند 6-311++G(d,p)و تابعي تبادلي-همبستگي M06-2X به‌كار گرفته شده‌اند تا ويژگي‌هاي الكتروني و نوري مولكول مورد مطالعه با دقت بالايي بررسي شوند. در ابتدا، خواص منطقي در مولكول اوليه(يك سوئيچ مولكولي آنتراسن و بنزو-15-كرون-5) بررسي شد . براي بررسي اين خواص مولكول در حالت پايه در فاز گازي بهينه شد و طيف جذبي آن و همچنين انتقال‌ها‌ي اوربيتالي در دو خط اول و دوم جذبي بررسي گرديد. اوربيتال هاي مولكولي درگير در انتقال‌ها از نظر توزيع چگالي بررسي شد و سپس مولكول در حالت‌برانگيخته اول و دوم بهينه شد. با بررسي طول موج هاي نشر و مقايسه شدت نشر‌ها، رفتار مولكول در حالت آزاد و درحضور يون هاي Na+ و H+ مورد بررسي قرارگرفت. مقايسه يافته‌ها محاسباتي با داده‌هاي تجربي صحت و دقت محاسبات را تاييد كرد. در ادامه، با ايجاد تغيير ساختاري از جمله ايجاد فاصله هاي مختلف بين فلوئورفور و گيرنده يون، رفتار مولكول‌هاي جديد بررسي شد. به عنوان مثال در يك نمونه افزودن يك گروه متيلن و دور كردن گيرنده يون از فلوئورفور باعث بهبود رفتار منطقي مولكول از جمله تغيير رنگ واضح تر و بيشتر تغييرشدت نور ، شد. در ادامه خاصيت انتقال الكترون فوتوالقائي(PET) براي مولكول اوليه و نيز تمام ساختارهاي جديد بررسي شده به اين صورت كه انتقال هاي جذبي و توزيع چگالي الكترون در اوبيتال هاي درگير در انتقال بررسي شده و امكان يا عدم امكان PET بررسي گرديد. به عنوان مثال، اگر انتقالي از اوربيتال HOMO-1 به اوربيتال LUMO صورت گيرد، باتوجه به كمتر بودن انرژي اوربيتال HOMO، امكان انتقال الكترون از اوربيتال HOMO به اوربيتال HOMO-1 وجود دارد كه نتيجه آن وقوع PET و مسدود شدن فلوئورسانس است. اين خاصيت نيز براي تمام ساختارها بررسي شد. در نتيجه، براي بررسي اينكه يك مولكول رفتار منطقي فلوئورسانس دارد، بايد نشر فلوئورسانس و عوامل مسدود كردن فلوئورسانس بررسي شود. تمام شبيه سازي هاي انجام شده در حالت‌هاي مختلف، يك پايگاه داده مفيد براي آموزش شبكه عصبي آگاه از فيزيك فراهم مي‌كند كه با استفاده از معادلات حاكم و نتايج محاسبات به دست آمده مي‌تواند هوش مصنوعي در جهت كاهش زمان محاسبات ايجاد. معماري پيشنهادي براي اين شبكه عصبي مي‌تواند، ورودي‌هايي شامل ساختارهاي بيهنه شده پايه و برانگيخته(طول پيوندها، زواياي پيوندي...) و خروجي‌هايي مانند مدل دروازه ايجاد شده (OR,AND,…) يا نتايج محاسبات باشد.
شماره ركورد
233255
گرايش رشته تحصيلي
شيمي فيزيك
دانشكده
شيمي
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان