Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2026 Том 24, Випуск 2
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Відкритий доступ

Lekshmi R GANESH1, V BAIJU2,6, Dedhila DEVADATHAN3,6, Abhilash S4,6, та Y SHEENA MARY4,6

1SN College, Department of Physics, Varkala, India
2SN College, Department of Physics, Punalur, India
3SN College, Department of Physics, Kollam, India
4SN College, Department of Chemistry, Kollam, India
5FMN College, Department of Physics, Kollam, India
6University of Kerala, IN-695034 Thiruvananthapuram, India

Adsorption of Toxic Gases CH4, CO2 and NH3 on Copper Nanoclusters

625–636 (2026)

Індекси PACS: 61.46.Bc, 68.43.Bc, 68.43.Fg, 71.15.Mb, 73.20.Hb, 78.30.-j, 82.60.Qr

Одержано 21 грудня 2024 р.; після доопрацювання — 28 серпня 2025 р.

Розробка препарату для видалення отруйної речовини є великим викликом. Для розробки ефективного матеріялу ми маємо оптимізувати його молекулярну структуру та вивчити його різні властивості. Для аналізи адсорбції аналітів на молекулах використовуються різні методи. Це включає обчислювальну хемію та пов'язані з нею методи. Для балансування точности та обчислювальних витрат також використовуються гібридні підходи, такі як теорія функціонала густини (DFT). У цій статті обговорюються всебічно деталі застосування DFT щодо адсорбції кластерів Cu–Cu. DFT використовується для розрахунку геометричних структур Cu3–X (X = CH4, CO2, NH3), які базуються на кластерах Cu, а також їхніх взаємодій та адсорбції. Це дає змогу обговорити, визначити та провести деякі розрахунки пов'язаних з ними енергій зв'язку, енергій адсорбції й інших термодинамічних та електронних властивостей. Також показано електронні конфіґурації молекулярних орбіталей, оцінені через HOMO–LUMO (найвищу зайняту молекулярну орбіталь (HOMO)–найнижчу незайняту молекулярну орбіталь (LUMO)) та MEP (молекулярний електростатичний потенціял). Позитивні та неґативні області кластерів Cu позначено цими структурами. Підсилена поверхнею Раманова спектроскопія (SERS) забезпечує частоти й інтенсивності піків для кластерів аналітів/адсорбатів та Cu–аналітів (CH4, CO2, NH3).

КЛЮЧОВІ СЛОВА: адсорбційні кластери, адсорбат, теорія функціоналу густини, нанокластери

Цитування:
Lekshmi R Ganesh, V Baiju, Dedhila Devadathan, Abhilash S, and Y Sheena Mary, Adsorption of Toxic Gases CH4, CO2 and NH3 on Copper Nanoclusters, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 24, No. 2: 625–636 (2026); https://doi.org/10.15407/nnn.24.02.0625

Подяки:
Автори висловлюють глибоку вдячність д-ру Джамелі С. Аль-Отаїбі за допомогу в обчислювальних дослідженнях.

ЛІТЕРАТУРА
  1. Yuhang Li, Aoni Xu, Yanwei Lum, Xue Wang, Sung-Fu Hung, Bin Chen, Ziyun Wang, Yi Xu, Fengwang Li, Jehad Abed, Jianan Erick Huang, Armin Sedighian Rasouli, Joshua Wicks, Laxmi Kishore Sagar, Tao Peng, Alexander H. Ip, David Sinton, Hao Jiang, Chunzhong Li, and Edward H. Sargent, Nat. Commun., 11: Article No. 6190 (2020); https://doi.org/10.1038/s41467-020-20004-7
  2. Takane Imaoka, Hirokazu Kitazawa, Wang-Jae Chun, and Kimihisa Yamamoto, Angewandte Chemie Int. Ed., 54, Iss. 34: 9810 (2015); https://doi.org/10.1002/anie.201504473
  3. Tetsuya Kambe, Aiko Watanabe, Meijia Li, Takamasa Tsukamoto, Takane Imaoka, and Kimihisa Yamamoto, Adv. Mater., 32: 10 (2020), https://doi.org/10.1002/adma.201907167
  4. Stephen U. S. Choi and Jeffrey A. Eastman, Enhancing Thermal Conductivity of Fluids with Nanoparticles (San Francisco, CA, United States: 1995).
  5. Zakir Ullah, Aicha Kraimi, Hyun Jee Kim, Sooin Jang, Y. Sheena Mary, and Hyung Wook Kwon, J. Molecular Liquids, 359: 119329 (2022); https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.119329
  6. Deepu J. Babu, Divya Puthusseri, Frank G. Kühl, Sherif Okeil, Michael Bruns, Manfred Hampe, and Jörg J. Schneider, J. Nanotechnol., 9: 1782 (2018); https://doi.org/10.3762/bjnano.9.169
  7. Sherin Joy, Vommina V Sureshbabu, and Ganga Periyasamy, J. Phys. Chem. B, 120, Iss. 27: 6469 (2016); https://doi.org/10.1021/acs.jpcb.6b02210
  8. Divya Maldepalli Govindachar and Ganga Periyasamy, Chem. Phys. Lett., 753: 137612 (2020); https://doi.org/10.1016/j.cplett.2020.137612
  9. Pham Vu Nhat, Nguyen Thanh Si, Jerzy Leszczynski, and Minh Tho Nguyen, Chem. Phys., 493: 140 (2017); https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2017.06.009
  10. A. H. Pakiari and Z. Jamshidi, J. Phys. Chem. A, 111, Iss. 20: 4391 (2007); https://doi.org/10.1021/jp070306t
  11. Rahman Padash, Milad Rabbani Esfahani, and Ali Shokuhi Rad, J. Biomol. Struct. Dyn., 39, Iss. 15: 5427 (2021); https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1792991
  12. Jamelah S. Al-Otaibi, Y. Sheena Mary, Y. Shyma Mary, and Renjith Thomas, Spectrochim. Acta, 264: 120233 (2022); https://doi.org/10.1016/j.saa.2021.120233
  13. Ljubisa R. Radovic and Bradley Bockrath, J. Am. Chem. Soc., 127, Iss. 16: 5917 (2005); https://doi.org/10.1021/ja050124h