ایجاد میدان نیروی پتانسیل بهینه شده برای شبیه‌سازی مایع (OPLS) ترکیب شیمیایی خردل گوگردی به منظور بررسی جذب بر روی گرافن

نویسنده

Nanotechnology and the Advanced Materials, MERC

چکیده

در این مطالعه، مدل OPLS تمام اتمی برای عامل شیمیایی خردل گوگردی به منظور بررسی جذب این ترکیب بر روی نانوساختار گرافن ارایه شده است. پارامترهای پیوندی درون ملکولی و هم‌چنین پارامترهای غیرپیوندی لنارد - جونز تک‌تک اتم‌های خردل، از منابع OPLS موجود استخراج شد. بارهای جزیی با استفاده از محاسبات کوانتومی آغازین به روش HF/6-31g(d) به‌دست آمد. نتایج حاصل نشان داد میدان نیروی OPLS خواص فیزیکی خردل مانند چگالی و گرمای تبخیر را به-ترتیب با خطای میانگین کمتر از 1% و 5% در مقایسه با مقادیر گزارش شده تجربی در دو دمای K298 و K293 پیش‌گویی می کند. مقایسه‌ پارامترهای پیوندی حاصل از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و بهینه‌سازی ساختاری به‌دست آمده از مکانیک کوانتومی نیز نشان داد که هم‌خوانی مناسبی بین نتایج حاصل از دو روش وجود دارد. هم‌چنین مطالعه انرژی برهم‌کنش بین خردل و گرافن توسط محاسبات مکانیک مولکولی و مکانیک کوانتومی بر روی کرونن به عنوان مدلی از گرافن نشان داد که میدان نیروی OPLS می‌تواند به عنوان یک مدل صحیح و قابل اطمینان در مطالعات شبیه‌سازی دینامیک مولکولی جذب این ترکیب بر روی جاذب‌های پایه گرافنی مورد استفاده قرار بگیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Development of Optimized Potentials for Liquid Simulation (OPLS) Force Field to Sulfur Mustard in Order to Study its Adsorption on Graphene

چکیده [English]

In this study, the OPLS all-atom model was developed for sulfur mustard in order to study the adsorption of this compound on graphene. Intramolecular bonding parameters and Lennard–Jones nonbonding parameters are taken from the OPLS all-atom force field database. Partial charges are determined by ab initio calculations at HF/6-31g(d) level. The results showed that the OPLS all-atom force field predicts the physical properties of sulfur mustard like density and heat of evaporation with the mean error of less than 1% and 5% respectively at temperatures of 298 K and 293 K compared to experimental data. The comparison of intramolecular bonding parameters obtained from molecular dynamics simulation and quantum mechanical calculations showed that these results are well consistent with each other. Also, the study of the interaction energy between sulfur mustard and graphene by molecular mechanics and quantum mechanics on coronene as a model of graphene indicated that OPLS force field can be used as an accurate and reliable model in the molecular dynamics simulation studies of this compound on the adsorbents based on graphene.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Force field
  • Sulfur mustard
  • Density
  • heat of evaporation
  • Molecular Dynamics Simulation