Skip to main content
SUPERVISOR
محمدحسین کوثری (استاد راهنما) حسین فرخ پور (استاد مشاور) بیژن نجفی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mostafa Fakhraei
مصطفی فخرائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
In this thesis, molecular dynamics simulation and quantum chemistry calculations have been used to study of the thermodynamics, structural, dynamical, and traort properties of four ionic liquids based on the imidazolium cation and bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion. Molecular dynamics is a method for the simulation of thermodynamic behavior of materials in three phases–solid, liquid and gas using the classical laws of motion and the forces, velocities and positions of particles. Simulations were performed with at least 5000 atoms (125 ion pairs) at 298, 400, 450, 500, and 600 K. The main purpose of these simulations is the study of quantities such as the mean square displacement, traort coefficients, and the radial distribution function. Various thermodynamic quantities such as density, molar volume, thermal expansion coefficient, heat capacity at constant pressure, the molar enthalpy of vaporization and cohesive energy density were also calculated. The diffusion coefficients of ions are calculated from the slope of mean square displacement plots, the electrical conductivity from the Nernst-Einstein formulas, and the viscosity from the Stokes-Einstein relation. Simulation results are in agreement with experiment in predicting relative trends of traort properties and determining the role of the cation structure on the dynamical and traort behavior of this family of ionic liquids. Radial distribution functions of different atomic sites were calculated at 400 K. In all performed simulations via DL-POLY 2.18 software, pressure, time step, and cutoff distance were fixed at 1 atm, 0.001 ps and 16.5 ?, respectively. For each ionic liquid, all simulations were performed in the isothermal–isobaric ensemble at five different temperatures during 5 ns to reach the equilibration of the system. To calculate the properties which are mentioned above, each of the equilibrated system was studied in the isothermal–isobaric ensemble with the long simulation run for 7.5 ns (7,500,000 time steps).
در این پایان نامه از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی و محاسبات شیمی کوانتومی برای مطالعه‌ی خواص ترمودینامیکی، ساختاری، دینامیکی و انتقالی چهار مایع یونی بر پایه کاتیون ایمیدازولیم و آنیون بیس- (تری فلوئورو متیل سولفونیل) ایمید استفاده شده است. دینامیک مولکولی روشی برای شبیه سازی رفتار ترمودینامیکی مواد در سه فاز جامد، مایع وگاز با استفاده از قوانین کلاسیک حرکت و نیروها، سرعت ها و مکان ذرات است. شبیه‌سازی‌ها با حداقل 5000 اتم (125 جفت یون) در دماهای 298، 400، 450، 500 و 600 کلوین انجام شدند. هدف اصلی از این شبیه سازی ها، مطالعه ی کمیت هایی مانند میانگین مربع جابجایی، ضرایب انتقالی و تابع توزیع شعاعی است. کمیت های ترمودینامیکی گوناگونی مانند چگالی، حجم مولی، ضریب انبساط گرمایی، ظرفیت گرمایی در فشار ثابت، آنتالپی تبخیر مولی و انرژی دانسیته جاذبه ای محاسبه شدند. ضرایب نفوذ یون ها از روی شیب نمودارهای میانگین مربع جابجایی، هدایت الکتریکی از معادله ی نرنست- اینشتین و ویسکوزیته از روی معادله ی استوک- اینشتین محاسبه شدند. نتایج شبیه سازی، در پیش بینی روند نسبی خواص انتقالی و تعیین نقش ساختار کاتیون بر رفتار دینامیکی و انتقالی این دسته از مایعات یونی با نتایج تجربی در توافق است. تابع توزیع شعاعی جایگاه های اتمی مختلف در دمای 400 کلوین محاسبه شد. در تمامی شبیه‌سازی‌های انجام شده با نرم افزار DL-POLY2.18، فشار،گام زمانی و شعاع قطع به ترتیب 1 اتمسفر، 001/0 پیکو ثانیه و 5/16 آنگستروم قرار داده شدند. برای هر مایع یونی تمامی شبیه سازی‌ها در مجموعه هم دما-هم فشار در پنج دمای مختلف برای مدت زمان ns 5 (5000000 گام زمانی) انجام شدند تا سامانه به تعادل رسانده شود. سپس برای محاسبه خواصی که در بالا ذکر شد، هر یک از سیستم های به تعادل رسیده در مجموعه‌ی هم دما-هم فشار با اجرای شبیه‌سازی طولانی برای مدت ns 5/7 (7500000 گام زمانی) مورد بررسی قرار گرفت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی