Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Farrokhpour,Abdol reze Hajipour
حسین فرخ پور (استاد راهنما) عبدالرضا حاجی پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
MEHRDAD GERAMI
مهرداد گرامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

The effect of the type of core atom on the interaction and vibrational of different forms of cysteine complexed with M@Au12 nanoclusters via the Au-S bond and Their Surface-Enhanced Raman Spectroscopy
In the first part of this thesis, the adsorption of cysteine (CYS) in the form of zwitterion (ZWCYS), cationic (CATCYS), uncharge (UNCYS), and anionic (ANCYS) on the metal nanoclusters including Au@Au12 , Ag@Au12 , Pd@Au12 , and Pt@Au12 was studied using density functional theory (DFT). Based on the obtained results, the type of the core metal atom has a considerable effect on the adsorption energy (Ead), interaction energy (Eint), adsorption configuration of the molecule, the strength of Au-S bond formed between the molecule and metal nanocluster, and charge transfer between molecule and metal nanocluster. The quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) was used for the determination of the formed interaction paths between the different forms of CYS and the nanoclusters and the change of the strength of Au-S bond with the type of core metal atom. The effect of core metal atom on the IR spectrum of each form of CYS was studied and the vibrational bands which are sensitive to the type of metal cluster were determined. Also, the effect of water as a solvent on the adsorption and interaction of ZWCYS in three different conditions was investigated. These conditions are (a) considering the electrostatic field of solvent using the polarized continuum model (PCM) (b) microhydration of ZWCYS in the gas phase interacting with the metal nanoclusters to see the explicit effect of water molecules on the interaction and adsorption of ZWCYS in the absence of electrostatic field of water (c) considering both (a) and (b) conditions simultaneously. In the second part of the thesis, the absorption spectra of isolated metal nanoclusters ( Au@Au12 , Ag@Au12 , Pd@Au12 , and Pt@Au12 ) and their complexes with ZWCYS were calculated in the gas phase. The effect of the type of core atom and the interaction of ZWCYS with nanocluster on the intensity and the position of the maximum of absorption spectra of nanoclusters was investigated. The absorption lines responsible for the excitation charge transfer from the ZWCYS to metal nanoclusters were determined and their changes with the type of core atom were determined. The normal Raman and the Frequency-Dependent Near Resonance Raman (FDNRR) spectra of ZWCYS interacting with the nanoclusters were calculated. Vibrational bands of ZWCYS which show the increase of intensity in the FDNRR spectra due to the charge transfer were determined.
در بخش اول این کار ، جذب مولکول سیستئین(CYS) به چهار شکل شامل: دو یونی (ZWCYS) ، کاتیونی(CATCYS)، آنیونی (ANCYS) و بدون‌بار (UNCYS) با نانوخوشه‌ها فلزی از جمله Au@Au12 ،Ag@Au12 ، Pd@Au12 و Pt@Au12 در جهت‌گیری D1 و D2 با استفاده از نظریه تابعی چگالی (DFT) مطالعه شد. بر اساس مطالعات نظری انجام شده، مشخص شد نوع اتم فلز مرکزی تاثیر قابل توجهی بر روی انرژی جذب ( )، انرژی برهمکنش ( )، پیکربندی جذب مولکول، قدرت پیوند Au-S و انتقال بار بین مولکول و نانو خوشه دارد. نظریه کوانتومی اتم‌ها در مولکول‌ها (QTAIM) برای تعیین مسیر‌های برهمکنش بین شکل‌های مختلف مولکول سیستئین و نانوخوشه‌ها فلزی مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد با جایگزین کردن اتم نقره با طلا در برهمکنش با UNCY ، CATCY و ZWCY قدرت پیوند کاهش و اتم های پالادیوم و پلاتین قدرت پیوند افزایش یافته است. علاوه بر این، تأثیر نوع فلز مرکزی بر طیف IR مولکول جذب شده بر روی سطح نانوخوشه‌ها فلز مورد مطالعه قرار گرفت و نوارهای ارتعاشی حساس به نوع فلز مرکزی بر روی هر شکل از CYS مشخص گردید. دراین بخش هم‌چنین تاثیر محیط حلال (آب) بر روی برهم‌کنش و جذب شکل ZWCY سیستئین مورد بررسی قرار گرفت تاثیر این سه شرایط بر روی ، انتقال بار، طیف IR و قدرت پیوند Au-S بررسی شد و مشخص شد که اتم طلا در جهت‌گیری D1 و پالادیوم در جهت‌گیری D2 برای برهمکنش با ZWCYS مطلوب هستند. در بخش دوم این کار، طیف جذبی نانوخوشه‌های فلزی منزوی وکمپلکس¬های ZWCYS با نانوخوشه‌ها محاسبه شدند. مقایسه طیف‌های جذبی محاسبه‌شده برای نانوخوشه‌های فلزی منزوی و کمپلکس¬های ZWCYS با نانوخوشه‌های فلزی مشخص شد با جایگزین کردن اتم نقره با طلا در نانوخوشه‌ فلزی منزوی وکمپلکس در جهت‌گیری D1 شدت بیشینه جذبی کاهش و با جایگزینی اتم های پالادیوم و پلاتین در نانوخوشه‌ فلزی منزوی وکمپلکس‌ها در دو جهت‌گیری شدت بیشینه جذبی افزایش یافته است. با جایگزین کردن اتم نقره، پالادیوم و پلاتین درنانوخوشه‌های فلزی منزوی وکمپلکس¬ها موقعیت بیشیته طیف جذبی به سمت اعداد موجی پایین‌تر جابجا شده است. خطوط جذب مسئول انتقال بار از مولکول ZWCYS به نانوخوشه‌ها به دلیل تحریک الکترونی برای هر کمپلکس¬های ZWCYS با نانوخوشه‌های فلزی مشخص شد. طیف‌ رامان معمولی و طیف‌ رامان نزدیک به رزونانس وابسته به فرکانس (FDNRR) ZWCYS در طول¬موجی نزدیک به رزونانس انتقال بار برای ZWCYS در حال برهمکنش با نانوخوشه‌های فلزی ، محاسبه گردید. نوارهای ارتعاشی ZWCYS که نشان دهنده افزایش شدت به دلیل انتقال بار در طیف رامان برای هر نانوساختار است، تعیین شد. افزایش شدت برای برخی از نوارهای ارتعاشی در اعداد موجی پایین‌تر از cm-1 2000 رخ داده است ولی برای نوارهای ارتعاشی بالاتر از cm-1 2000 کاهش قابل ملاحظه‌ شدت رخ داده است. نتایج طیف سنجی نظری ارائه شده در این کار برای تفسیر نتایج آزمایشی بسیار مفید است به خصوص هنگامی که ZWCYS در نانوذرات و کمپلکس¬های ZWCYS با نانوخوشه‌های فلزی، جذب می‌شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی