فاضل شجاعی

زمینه: شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مطالعه خواص ترمودینامیکی، ساختاری و دینامیکی مخلوط مایع یونی 1-اتیل-3-متیل ایمیدازولیوم متیل سولفات و آب در کسرمولی-های متفاوت در فشار 3/101 کیلو پاسکال و دمای 300 کلوین انجام شد. هدف: هدف از این مطالعه، بررسی خواصی مانند نحوه ی جهت گیری آنیون و کاتیون نسبت به یکدیگر و نسبت به آب، توزیع خوشه های آب، پیوندهای هیدروژنی و دینامیک آن ها، ضریب نفوذ و دینامیک زوج یون با تغییر کسرمولی در مخلوط مایع -یونی و آب می باشد. همچنین ارتباط بین خواص میکروسکوپی با خواص ماکروسکوپی مورد بررسی قرار می گیرد. روش ‏شناسی: در این پایان نامه مراحل شبیه سازی از ابتدا تا رسیدن به تعادل و محاسبه خواص ساختاری و انتقالی مخلوط مایع یونی و آب با کسر مولی متفاوت انجام شد. مراحل اولیه شامل انتخاب پیکربندی، سرعت های اولیه و محاسبه پارامتر-های نیرو است. تعادلی شدن سیستم توسط خواصی مانند فشار، دما و انرژی کنترل می شود. بعد از اینکه سیستم به تعادل رسید، کمیت های مختلف محاسبه شدند و سپس مقایسه صورت گرفت. یافته ‏ها: در این پژوهش چگالی جرمی، توزیع خوشه های آب، تابع توزیع شعاعی، عدد کوئوردیناسیون، پیوند هیدروژنی، میانگین مربع جابه جایی، ضریب نفوذ و دینامیک زوج یون مورد بررسی و محاسبه قرار گرفت. نتیجه ‏گیری: نتایج به دست آمده برای چگالی ، توزیع خوشه های آب، پیوند هیدروژنی و ضریب نفوذ در این تحقیق در توافق خوبی با نتایج تجربی و مطالعات پیشین می باشد. به دلیل نامتقارن بودن یونها و اندازه بزرگ آنها، تعداد زیادی حفره در مایعات یونی وجود دارد که در محلول های غلیظ این حفره ها توسط مولکول های آب یا خوشه های کوچک آب پر می شوند. نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش کسر مولی آب در مخلوط های با کسر مولی آب کمتر از 0.3 ، در ابتدا مقداری افزایش چگالی و سپس کاهش جز ئی در چگالی مشاهده می شود. مقایسه تابع توزیع شعاعی و عدد کئوردیناسیون آب-کاتیون با آب-آنیون نشان می-دهد که مولکول های آب تمایل بیشتری دارند که در مجاورت آنیون ها باشند. همچنین، مشاهدات بدست آمده برای میانگین مربع جابه جایی، ضریب نفوذ و دینامیک زوج یون نشان می دهد که حرکت انتقالی همه گونه ها با افزایش کسرمولی آب، افزایش پیدا می کند.