nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் குறைந்த CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, சமீபத்திய உலாவி பதிப்பைப் பயன்படுத்த பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்குதல்). கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, இந்த தளம் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்டை சேர்க்காது.
சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் (NIBs) ஏராளமாக இருப்பதால், மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றுத் தீர்வாகும். தற்போது, ​​NIB தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியில் முக்கிய தடையாக இருப்பது, நீண்ட காலத்திற்கு சோடியம் அயனிகளை மீளுருவாக்கம் செய்யக்கூடிய/வெளியிடக்கூடிய மின்முனைப் பொருட்கள் இல்லாததுதான். எனவே, இந்த ஆய்வின் நோக்கம், பாலிவினைல் ஆல்கஹால் (PVA) மற்றும் சோடியம் ஆல்ஜினேட் (NaAlg) கலவைகளை NIB மின்முனைப் பொருட்களாகக் கொண்டு கிளிசரால் சேர்ப்பதன் விளைவை கோட்பாட்டளவில் ஆராய்வதாகும். இந்த ஆய்வு PVA, சோடியம் ஆல்ஜினேட் மற்றும் கிளிசரால் கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் மின்னணு, வெப்ப மற்றும் அளவு கட்டமைப்பு-செயல்பாட்டு உறவு (QSAR) விளக்கங்களில் கவனம் செலுத்துகிறது. இந்த பண்புகள் அரை-அனுபவ முறைகள் மற்றும் அடர்த்தி செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு (DFT) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்படுகின்றன. கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வு PVA/ஆல்ஜினேட் மற்றும் கிளிசரால் இடையேயான தொடர்புகளின் விவரங்களை வெளிப்படுத்தியதால், பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் (Eg) ஆராயப்பட்டது. கிளிசரால் சேர்ப்பது Eg மதிப்பில் 0.2814 eV ஆகக் குறைவதற்கு வழிவகுக்கிறது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மூலக்கூறு மின்னியல் ஆற்றல் மேற்பரப்பு (MESP), முழு எலக்ட்ரோலைட் அமைப்பிலும் எலக்ட்ரான் நிறைந்த மற்றும் எலக்ட்ரான் இல்லாத பகுதிகள் மற்றும் மூலக்கூறு கட்டணங்களின் பரவலைக் காட்டுகிறது. ஆய்வு செய்யப்பட்ட வெப்ப அளவுருக்களில் என்டல்பி (H), என்ட்ரோபி (ΔS), வெப்பத் திறன் (Cp), கிப்ஸ் இலவச ஆற்றல் (G) மற்றும் உருவாக்கத்தின் வெப்பம் ஆகியவை அடங்கும். கூடுதலாக, மொத்த இருமுனைத் தருணம் (TDM), மொத்த ஆற்றல் (E), அயனியாக்கம் திறன் (IP), Log P மற்றும் துருவமுனைப்பு போன்ற பல அளவு கட்டமைப்பு-செயல்பாட்டு உறவு (QSAR) விளக்கங்கள் இந்த ஆய்வில் ஆராயப்பட்டன. வெப்பநிலை மற்றும் கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரிப்பதன் மூலம் H, ΔS, Cp, G மற்றும் TDM அதிகரித்ததாக முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இதற்கிடையில், உருவாக்கத்தின் வெப்பம், IP மற்றும் E குறைந்தது, இது வினைத்திறன் மற்றும் துருவமுனைப்பை மேம்படுத்தியது. கூடுதலாக, கிளிசராலைச் சேர்ப்பதன் மூலம், செல் மின்னழுத்தம் 2.488 V ஆக அதிகரித்தது. செலவு குறைந்த PVA/Na Alg கிளிசரால் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோலைட்கள் அவற்றின் பன்முகத்தன்மை காரணமாக லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை ஓரளவு மாற்ற முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன, ஆனால் மேலும் மேம்பாடுகள் மற்றும் ஆராய்ச்சி தேவை.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் (LIBகள்) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், அவற்றின் குறுகிய சுழற்சி ஆயுள், அதிக விலை மற்றும் பாதுகாப்பு கவலைகள் காரணமாக அவற்றின் பயன்பாடு பல வரம்புகளை எதிர்கொள்கிறது. சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் (SIBகள்) அவற்றின் பரந்த கிடைக்கும் தன்மை, குறைந்த விலை மற்றும் சோடியம் தனிமத்தின் நச்சுத்தன்மையின்மை காரணமாக LIBகளுக்கு ஒரு சாத்தியமான மாற்றாக மாறக்கூடும். சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் (SIBகள்) மின்வேதியியல் சாதனங்களுக்கு அதிகரித்து வரும் முக்கியமான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பாக மாறி வருகின்றன1. அயனி போக்குவரத்தை எளிதாக்குவதற்கும் மின்சாரத்தை உருவாக்குவதற்கும் சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் எலக்ட்ரோலைட்டுகளை பெரிதும் நம்பியுள்ளன2,3. திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகள் முக்கியமாக உலோக உப்புகள் மற்றும் கரிம கரைப்பான்களால் ஆனவை. நடைமுறை பயன்பாடுகளுக்கு திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் பாதுகாப்பை கவனமாக பரிசீலிக்க வேண்டும், குறிப்பாக பேட்டரி வெப்ப அல்லது மின் அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தப்படும்போது4.
சோடியம்-அயன் பேட்டரிகள் (SIBs) அவற்றின் ஏராளமான கடல் இருப்புக்கள், நச்சுத்தன்மையற்ற தன்மை மற்றும் குறைந்த பொருள் செலவு காரணமாக லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை எதிர்காலத்தில் மாற்றும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. நானோ பொருட்களின் தொகுப்பு தரவு சேமிப்பு, மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் சாதனங்களின் வளர்ச்சியை துரிதப்படுத்தியுள்ளது. சோடியம்-அயன் பேட்டரிகளில் பல்வேறு நானோ கட்டமைப்புகளின் (எ.கா., உலோக ஆக்சைடுகள், கிராஃபீன், நானோகுழாய்கள் மற்றும் ஃபுல்லெரின்கள்) பயன்பாட்டை ஒரு பெரிய இலக்கிய தொகுப்பு நிரூபித்துள்ளது. சோடியம்-அயன் பேட்டரிகளின் பல்துறை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு காரணமாக பாலிமர்கள் உள்ளிட்ட அனோட் பொருட்களை சோடியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு உருவாக்குவதில் ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்தியுள்ளது. ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய பாலிமர் பேட்டரிகள் துறையில் ஆராய்ச்சி ஆர்வம் சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி அதிகரிக்கும். தனித்துவமான கட்டமைப்புகள் மற்றும் பண்புகளைக் கொண்ட புதிய பாலிமர் எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த ஆற்றல் சேமிப்பு தொழில்நுட்பங்களுக்கு வழி வகுக்கும். சோடியம்-அயன் பேட்டரிகளில் பயன்படுத்த பல்வேறு பாலிமர் எலக்ட்ரோடு பொருட்கள் ஆராயப்பட்டாலும், இந்தத் துறை இன்னும் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது. சோடியம்-அயன் பேட்டரிகளுக்கு, வெவ்வேறு கட்டமைப்பு உள்ளமைவுகளைக் கொண்ட அதிக பாலிமர் பொருட்கள் ஆராயப்பட வேண்டும். பாலிமர் எலக்ட்ரோடு பொருட்களில் சோடியம் அயனிகளின் சேமிப்பு பொறிமுறையைப் பற்றிய நமது தற்போதைய அறிவின் அடிப்படையில், இணைந்த அமைப்பில் உள்ள கார்போனைல் குழுக்கள், ஃப்ரீ ரேடிக்கல்கள் மற்றும் ஹெட்டோரோடாம்கள் சோடியம் அயனிகளுடன் தொடர்பு கொள்வதற்கான செயலில் உள்ள தளங்களாகச் செயல்பட முடியும் என்று அனுமானிக்கலாம். எனவே, இந்த செயலில் உள்ள தளங்களின் அதிக அடர்த்தியுடன் புதிய பாலிமர்களை உருவாக்குவது மிகவும் முக்கியமானது. ஜெல் பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட் (GPE) என்பது பேட்டரி நம்பகத்தன்மை, அயனி கடத்துத்திறன், கசிவு இல்லாதது, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் நல்ல செயல்திறனை மேம்படுத்தும் ஒரு மாற்று தொழில்நுட்பமாகும்.
பாலிமர் அணிகளில் PVA மற்றும் பாலிஎதிலீன் ஆக்சைடு (PEO) போன்ற பொருட்கள் அடங்கும்13. ஜெல் ஊடுருவக்கூடிய பாலிமர் (GPE) பாலிமர் அணியில் உள்ள திரவ எலக்ட்ரோலைட்டை அசையாமல் செய்கிறது, இது வணிக பிரிப்பான்களுடன் ஒப்பிடும்போது கசிவு அபாயத்தைக் குறைக்கிறது14. PVA என்பது ஒரு செயற்கை மக்கும் பாலிமர் ஆகும். இது அதிக அனுமதித்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, மலிவானது மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்றது. இந்த பொருள் அதன் படலத்தை உருவாக்கும் பண்புகள், வேதியியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதலுக்கு பெயர் பெற்றது. இது செயல்பாட்டு (OH) குழுக்கள் மற்றும் அதிக குறுக்கு-இணைக்கும் சாத்தியமான அடர்த்தியையும் கொண்டுள்ளது15,16,17. பாலிமர் கலத்தல், பிளாஸ்டிசைசர் சேர்த்தல், கூட்டு சேர்த்தல் மற்றும் இன் சிட்டு பாலிமரைசேஷன் நுட்பங்கள் PVA- அடிப்படையிலான பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்த மேட்ரிக்ஸ் படிகத்தன்மையைக் குறைக்கவும் சங்கிலி நெகிழ்வுத்தன்மையை அதிகரிக்கவும் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன18,19,20.
தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கான பாலிமெரிக் பொருட்களை உருவாக்குவதற்கு கலத்தல் ஒரு முக்கியமான முறையாகும். பாலிமர் கலவைகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன: (1) தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் இயற்கை பாலிமர்களின் செயலாக்க பண்புகளை மேம்படுத்துதல்; (2) மக்கும் பொருட்களின் வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்துதல்; மற்றும் (3) உணவு பேக்கேஜிங் துறையில் புதிய பொருட்களுக்கான வேகமாக மாறிவரும் தேவைக்கு ஏற்ப மாற்றுதல். கோபாலிமரைசேஷன் போலல்லாமல், பாலிமர் கலத்தல் என்பது ஒரு குறைந்த விலை செயல்முறையாகும், இது விரும்பிய பண்புகளை அடைய சிக்கலான வேதியியல் செயல்முறைகளை விட எளிய இயற்பியல் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது21. ஹோமோபாலிமர்களை உருவாக்க, வெவ்வேறு பாலிமர்கள் இருமுனை-இருமுனை விசைகள், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் அல்லது சார்ஜ்-டிரான்ஸ்ஃபர் வளாகங்கள் மூலம் தொடர்பு கொள்ளலாம்22,23. இயற்கை மற்றும் செயற்கை பாலிமர்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் கலவைகள் சிறந்த இயந்திர பண்புகளுடன் நல்ல உயிர் இணக்கத்தன்மையை இணைக்கலாம், குறைந்த உற்பத்தி செலவில் ஒரு சிறந்த பொருளை உருவாக்கலாம்24,25. எனவே, செயற்கை மற்றும் இயற்கை பாலிமர்களைக் கலப்பதன் மூலம் உயிரி தொடர்புடைய பாலிமெரிக் பொருட்களை உருவாக்குவதில் அதிக ஆர்வம் உள்ளது. PVA ஐ சோடியம் ஆல்ஜினேட் (NaAlg), செல்லுலோஸ், சிட்டோசன் மற்றும் ஸ்டார்ச்26 உடன் இணைக்கலாம்.
சோடியம் ஆல்ஜினேட் என்பது கடல் பழுப்பு ஆல்காவிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்பட்ட ஒரு இயற்கை பாலிமர் மற்றும் அயனி பாலிசாக்கரைடு ஆகும். சோடியம் ஆல்ஜினேட் β-(1-4)-இணைக்கப்பட்ட D-மன்னுரோனிக் அமிலம் (M) மற்றும் α-(1-4)-இணைக்கப்பட்ட L-குலுரோனிக் அமிலம் (G) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது, இது ஹோமோபாலிமெரிக் வடிவங்களாக (பாலி-M மற்றும் பாலி-G) மற்றும் ஹெட்டோரோபாலிமெரிக் தொகுதிகள் (MG அல்லது GM)27 ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளது. M மற்றும் G தொகுதிகளின் உள்ளடக்கம் மற்றும் ஒப்பீட்டு விகிதம் ஆல்ஜினேட்டின் வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க விளைவைக் கொண்டுள்ளது28,29. சோடியம் ஆல்ஜினேட் அதன் மக்கும் தன்மை, உயிர் இணக்கத்தன்மை, குறைந்த விலை, நல்ல படலத்தை உருவாக்கும் பண்புகள் மற்றும் நச்சுத்தன்மையின்மை காரணமாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. இருப்பினும், ஆல்ஜினேட் சங்கிலியில் அதிக எண்ணிக்கையிலான இலவச ஹைட்ராக்சில் (OH) மற்றும் கார்பாக்சிலேட் (COO) குழுக்கள் ஆல்ஜினேட்டை அதிக ஹைட்ரோஃபிலிக் ஆக்குகின்றன. இருப்பினும், ஆல்ஜினேட் அதன் உடையக்கூடிய தன்மை மற்றும் விறைப்புத்தன்மை காரணமாக மோசமான இயந்திர பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, நீர் உணர்திறன் மற்றும் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்த ஆல்ஜினேட்டை மற்ற செயற்கை பொருட்களுடன் இணைக்கலாம்30,31.
புதிய மின்முனைப் பொருட்களை வடிவமைப்பதற்கு முன், புதிய பொருட்களின் உற்பத்தி சாத்தியக்கூறுகளை மதிப்பிடுவதற்கு DFT கணக்கீடுகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கூடுதலாக, விஞ்ஞானிகள் சோதனை முடிவுகளை உறுதிப்படுத்தவும் கணிக்கவும், நேரத்தை மிச்சப்படுத்தவும், இரசாயனக் கழிவுகளைக் குறைக்கவும், தொடர்பு நடத்தையை கணிக்கவும் மூலக்கூறு மாதிரியாக்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றனர்32. மூலக்கூறு மாதிரியாக்கம் பொருள் அறிவியல், நானோ பொருட்கள், கணக்கீட்டு வேதியியல் மற்றும் மருந்து கண்டுபிடிப்பு உள்ளிட்ட பல துறைகளில் அறிவியலின் சக்திவாய்ந்த மற்றும் முக்கியமான கிளையாக மாறியுள்ளது33,34. மாதிரியாக்கத் திட்டங்களைப் பயன்படுத்தி, விஞ்ஞானிகள் நேரடியாக மூலக்கூறுத் தரவைப் பெறலாம், இதில் ஆற்றல் (உருவாக்கத்தின் வெப்பம், அயனியாக்கம் திறன், செயல்படுத்தும் ஆற்றல், முதலியன) மற்றும் வடிவியல் (பிணைப்பு கோணங்கள், பிணைப்பு நீளம் மற்றும் முறுக்கு கோணங்கள்)35 ஆகியவை அடங்கும். கூடுதலாக, மின்னணு பண்புகள் (சார்ஜ், HOMO மற்றும் LUMO பேண்ட் இடைவெளி ஆற்றல், எலக்ட்ரான் தொடர்பு), நிறமாலை பண்புகள் (FTIR நிறமாலை போன்ற சிறப்பியல்பு அதிர்வு முறைகள் மற்றும் தீவிரங்கள்), மற்றும் மொத்த பண்புகள் (தொகுதி, பரவல், பாகுத்தன்மை, மாடுலஸ், முதலியன)36 ஆகியவற்றைக் கணக்கிடலாம்.
LiNiPO4 அதன் அதிக ஆற்றல் அடர்த்தி (சுமார் 5.1 V வேலை செய்யும் மின்னழுத்தம்) காரணமாக லித்தியம்-அயன் பேட்டரி நேர்மறை மின்முனைப் பொருட்களுடன் போட்டியிடுவதில் சாத்தியமான நன்மைகளைக் காட்டுகிறது. உயர் மின்னழுத்தப் பகுதியில் LiNiPO4 இன் நன்மையை முழுமையாகப் பயன்படுத்த, தற்போது உருவாக்கப்பட்டுள்ள உயர் மின்னழுத்த எலக்ட்ரோலைட் 4.8 V க்கும் குறைவான மின்னழுத்தங்களில் மட்டுமே ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாக இருக்க முடியும் என்பதால், வேலை செய்யும் மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்க வேண்டும். ஜாங் மற்றும் பலர் LiNiPO4 இன் Ni தளத்தில் உள்ள அனைத்து 3d, 4d மற்றும் 5d மாற்றம் உலோகங்களின் டோப்பிங்கை ஆராய்ந்தனர், சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறனுடன் டோப்பிங் வடிவங்களைத் தேர்ந்தெடுத்தனர், மேலும் அதன் மின்வேதியியல் செயல்திறனின் ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கும் போது LiNiPO4 இன் செயல்பாட்டு மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்தனர். அவர்கள் பெற்ற மிகக் குறைந்த செயல்பாட்டு மின்னழுத்தங்கள் Ti, Nb மற்றும் Ta-டோப்பிங் செய்யப்பட்ட LiNiPO4 க்கு முறையே 4.21, 3.76 மற்றும் 3.5037 ஆகும்.
எனவே, இந்த ஆய்வின் நோக்கம், ரீசார்ஜ் செய்யக்கூடிய அயன்-அயன் பேட்டரிகளில் அதன் பயன்பாட்டிற்கான குவாண்டம் இயந்திர கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி PVA/NaAlg அமைப்பின் மின்னணு பண்புகள், QSAR விளக்கிகள் மற்றும் வெப்ப பண்புகள் ஆகியவற்றில் கிளிசராலின் விளைவை கோட்பாட்டளவில் ஆராய்வதாகும். PVA/NaAlg மாதிரி மற்றும் கிளிசரால் இடையேயான மூலக்கூறு தொடர்புகள் பேடரின் குவாண்டம் அணு மூலக்கூறு கோட்பாட்டை (QTAIM) பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன.
NaAlg உடனான PVA இன் தொடர்பு மற்றும் பின்னர் கிளிசராலுடன் கூடிய தொடர்பு ஆகியவற்றைக் குறிக்கும் ஒரு மூலக்கூறு மாதிரி DFT ஐப் பயன்படுத்தி மேம்படுத்தப்பட்டது. எகிப்தின் கெய்ரோவில் உள்ள தேசிய ஆராய்ச்சி மையத்தின் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி துறையில் காஸியன் 0938 மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி இந்த மாதிரி கணக்கிடப்பட்டது. மாதிரிகள் B3LYP/6-311G(d, p) மட்டத்தில் DFT ஐப் பயன்படுத்தி மேம்படுத்தப்பட்டன39,40,41,42. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகளுக்கு இடையிலான தொடர்புகளைச் சரிபார்க்க, அதே அளவிலான கோட்பாட்டில் நிகழ்த்தப்பட்ட அதிர்வெண் ஆய்வுகள் உகந்த வடிவவியலின் நிலைத்தன்மையை நிரூபிக்கின்றன. மதிப்பிடப்பட்ட அனைத்து அதிர்வெண்களிலும் எதிர்மறை அதிர்வெண்கள் இல்லாதது சாத்தியமான ஆற்றல் மேற்பரப்பில் உண்மையான நேர்மறை மினிமாவில் ஊகிக்கப்பட்ட கட்டமைப்பை எடுத்துக்காட்டுகிறது. TDM, HOMO/LUMO பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் மற்றும் MESP போன்ற இயற்பியல் அளவுருக்கள் கோட்பாட்டின் அதே குவாண்டம் இயந்திர மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டன. கூடுதலாக, உருவாக்கத்தின் இறுதி வெப்பம், இலவச ஆற்றல், என்ட்ரோபி, என்டல்பி மற்றும் வெப்ப திறன் போன்ற சில வெப்ப அளவுருக்கள் அட்டவணை 1 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ள சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டன. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகள் ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளின் மேற்பரப்பில் நிகழும் தொடர்புகளை அடையாளம் காண மூலக்கூறுகளில் அணுக்களின் குவாண்டம் கோட்பாட்டின் (QTAIM) பகுப்பாய்விற்கு உட்படுத்தப்பட்டன. இந்த கணக்கீடுகள் காஸியன் 09 மென்பொருள் குறியீட்டில் உள்ள “output=wfn” கட்டளையைப் பயன்படுத்தி நிகழ்த்தப்பட்டன, பின்னர் அவகாட்ரோ மென்பொருள் குறியீடு43 ஐப் பயன்படுத்தி காட்சிப்படுத்தப்பட்டன.
E என்பது உள் ஆற்றல், P என்பது அழுத்தம், V என்பது கன அளவு, Q என்பது அமைப்புக்கும் அதன் சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்பப் பரிமாற்றம், T என்பது வெப்பநிலை, ΔH என்பது என்டல்பி மாற்றம், ΔG என்பது இலவச ஆற்றல் மாற்றம், ΔS என்பது என்ட்ரோபி மாற்றம், a மற்றும் b ஆகியவை அதிர்வு அளவுருக்கள், q என்பது அணு கட்டணம், மற்றும் C என்பது அணு எலக்ட்ரான் அடர்த்தி 44,45. இறுதியாக, அதே கட்டமைப்புகள் மேம்படுத்தப்பட்டு, எகிப்தின் கெய்ரோவில் உள்ள தேசிய ஆராய்ச்சி மையத்தின் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி துறையில் SCIGRESS மென்பொருள் குறியீடு 46 ஐப் பயன்படுத்தி PM6 மட்டத்தில் QSAR அளவுருக்கள் கணக்கிடப்பட்டன.
எங்கள் முந்தைய வேலையில்47, கிளிசரால் ஒரு பிளாஸ்டிசைசராகச் செயல்படும் இரண்டு NaAlg அலகுகளுடன் மூன்று PVA அலகுகளின் தொடர்புகளை விவரிக்கும் மிகவும் சாத்தியமான மாதிரியை மதிப்பீடு செய்தோம். மேலே குறிப்பிட்டுள்ளபடி, PVA மற்றும் NaAlg இன் தொடர்புக்கு இரண்டு சாத்தியக்கூறுகள் உள்ளன. 3PVA-2Na Alg (கார்பன் எண் 10 ஐ அடிப்படையாகக் கொண்டது) மற்றும் கால 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg என நியமிக்கப்பட்ட இரண்டு மாதிரிகள், கருதப்பட்ட மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகச்சிறிய ஆற்றல் இடைவெளி மதிப்பைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, PVA/Na Alg கலப்பு பாலிமரின் மிகவும் சாத்தியமான மாதிரியில் Gly சேர்க்கையின் விளைவு பிந்தைய இரண்டு கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது: 3PVA-(C10)2Na Alg (எளிமைக்காக 3PVA-2Na Alg என குறிப்பிடப்படுகிறது) மற்றும் கால 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. இலக்கியத்தின்படி, PVA, NaAlg மற்றும் கிளிசரால் ஹைட்ராக்சில் செயல்பாட்டுக் குழுக்களுக்கு இடையில் பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை மட்டுமே உருவாக்க முடியும். PVA ட்ரைமர் மற்றும் NaAlg மற்றும் கிளிசரால் டைமர் இரண்டும் பல OH குழுக்களைக் கொண்டிருப்பதால், OH குழுக்களில் ஒன்றின் மூலம் தொடர்பை உணர முடியும். படம் 1 மாதிரி கிளிசரால் மூலக்கூறுக்கும் மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-2Na Alg க்கும் இடையிலான தொடர்புகளைக் காட்டுகிறது, மேலும் படம் 2 மாதிரி மூலக்கூறு கால 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg க்கும் கிளிசராலின் வெவ்வேறு செறிவுகளுக்கும் இடையிலான தொடர்புகளின் கட்டமைக்கப்பட்ட மாதிரியைக் காட்டுகிறது.
உகந்த கட்டமைப்புகள்: (a) Gly மற்றும் 3PVA − 2Na Alg (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5 Gly உடன் தொடர்பு கொள்கின்றன.
(a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, மற்றும் (f) 6 Gly உடன் ஊடாடும் 1Na Alg- 3PVA-Mid 1Na Alg இன் உகந்த கட்டமைப்புகள்.
எந்தவொரு மின்முனைப் பொருளின் வினைத்திறனையும் ஆய்வு செய்யும் போது எலக்ட்ரான் பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். ஏனெனில் இது பொருள் வெளிப்புற மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தப்படும்போது எலக்ட்ரான்களின் நடத்தையை விவரிக்கிறது. எனவே, ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும் HOMO/LUMO இன் எலக்ட்ரான் பட்டை இடைவெளி ஆற்றல்களை மதிப்பிடுவது அவசியம். கிளிசரால் சேர்ப்பதால் 3PVA-(C10)2Na Alg மற்றும் Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg இன் HOMO/LUMO ஆற்றல்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களை அட்டவணை 2 காட்டுகிறது. ref47 இன் படி, 3PVA-(C10)2Na Alg இன் Eg மதிப்பு 0.2908 eV ஆகும், அதே நேரத்தில் இரண்டாவது தொடர்பு நிகழ்தகவை பிரதிபலிக்கும் கட்டமைப்பின் Eg மதிப்பு (அதாவது, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0.5706 eV ஆகும்.
இருப்பினும், கிளிசரால் சேர்ப்பதால் 3PVA-(C10)2Na Alg இன் Eg மதிப்பில் சிறிது மாற்றம் ஏற்பட்டது கண்டறியப்பட்டது. 3PVA-(C10)2NaAlg 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொண்டபோது, ​​அதன் Eg மதிப்புகள் முறையே 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 மற்றும் 0.281 eV ஆக மாறியது. இருப்பினும், 3 கிளிசரால் அலகுகளைச் சேர்த்த பிறகு, Eg மதிப்பு 3PVA-(C10)2Na Alg ஐ விட சிறியதாக மாறியது என்பது மதிப்புமிக்க நுண்ணறிவு. ஐந்து கிளிசரால் அலகுகளுடன் 3PVA-(C10)2Na Alg இன் தொடர்புகளைக் குறிக்கும் மாதிரி மிகவும் சாத்தியமான தொடர்பு மாதிரியாகும். இதன் பொருள் கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, ​​தொடர்புக்கான நிகழ்தகவும் அதிகரிக்கிறது.
இதற்கிடையில், தொடர்புக்கான இரண்டாவது நிகழ்தகவுக்கு, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly மற்றும் Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly ஆகியவற்றைக் குறிக்கும் மாதிரி மூலக்கூறுகளின் HOMO/LUMO ஆற்றல்கள் முறையே 1.343, 1.34 7, 0.976, 0.607, 0.348 மற்றும் 0.496 eV ஆக மாறுகின்றன. அட்டவணை 2 அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும் கணக்கிடப்பட்ட HOMO/LUMO பேண்ட் இடைவெளி ஆற்றல்களைக் காட்டுகிறது. மேலும், முதல் குழுவின் தொடர்பு நிகழ்தகவுகளின் அதே நடத்தை இங்கே மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்படுகிறது.
திட நிலை இயற்பியலில் உள்ள பட்டை கோட்பாடு, ஒரு மின்முனைப் பொருளின் பட்டை இடைவெளி குறையும்போது, ​​பொருளின் மின்னணு கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கிறது என்று கூறுகிறது. சோடியம்-அயன் கேத்தோடு பொருட்களின் பட்டை இடைவெளியைக் குறைக்க டோப்பிங் ஒரு பொதுவான முறையாகும். ஜியாங் மற்றும் பலர் β-NaMnO2 அடுக்குப் பொருட்களின் மின்னணு கடத்துத்திறனை மேம்படுத்த Cu டோப்பிங்கைப் பயன்படுத்தினர். DFT கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி, டோப்பிங் பொருளின் பட்டை இடைவெளியை 0.7 eV இலிருந்து 0.3 eV ஆகக் குறைத்தது என்பதைக் கண்டறிந்தனர். இது Cu டோப்பிங் β-NaMnO2 பொருளின் மின்னணு கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
MESP என்பது மூலக்கூறு மின்னூட்ட விநியோகத்திற்கும் ஒற்றை நேர்மறை மின்னூட்டத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பு ஆற்றலாக வரையறுக்கப்படுகிறது. வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைத்திறனைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் விளக்குவதற்கும் MESP ஒரு பயனுள்ள கருவியாகக் கருதப்படுகிறது. பாலிமெரிக் பொருட்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளின் வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்ள MESP ஐப் பயன்படுத்தலாம். MESP ஆய்வின் கீழ் உள்ள சேர்மத்திற்குள் மின்னூட்ட விநியோகத்தை விவரிக்கிறது. கூடுதலாக, MESP ஆய்வின் கீழ் உள்ள பொருட்களில் உள்ள செயலில் உள்ள தளங்கள் பற்றிய தகவல்களை வழங்குகிறது32. படம் 3, B3LYP/6-311G(d, p) கோட்பாட்டு மட்டத்தில் கணிக்கப்பட்ட 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, மற்றும் 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly ஆகியவற்றின் MESP வரைபடங்களைக் காட்டுகிறது.
(a) Gly மற்றும் 3PVA − 2Na Alg (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5 Gly உடன் தொடர்பு கொள்வதற்கு B3LYP/6-311 g(d, p) உடன் கணக்கிடப்பட்ட MESP வரையறைகள்.
இதற்கிடையில், படம் 4, MESP இன் கணக்கிடப்பட்ட முடிவுகளை முறையே, 1Na Alg- 3PVA - மிட் 1Na Alg, 1Na Alg-3PVA - மிட் 1Na Alg- 1Gly, 1Na Alg-3PVA - மிட் 1Na Alg − 2Gly, 1Na Alg-3PVA - மிட் 1Na Alg − 3gly, 1Na Alg-3PVA - மிட் 1Na Alg − 4Gly, 1Na Alg- 3PVA - மிட் 1Na Alg- 5gly மற்றும் 1Na Alg-3PVA - மிட் 1Na Alg − 6Gly ஆகியவற்றுக்கானது காட்டுகிறது. கணக்கிடப்பட்ட MESP ஒரு விளிம்பு நடத்தையாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. விளிம்பு கோடுகள் வெவ்வேறு வண்ணங்களால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு நிறமும் வெவ்வேறு எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி மதிப்பைக் குறிக்கிறது. சிவப்பு நிறம் அதிக எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி அல்லது எதிர்வினை தளங்களைக் குறிக்கிறது. இதற்கிடையில், மஞ்சள் நிறம் கட்டமைப்பில் உள்ள நடுநிலை தளங்கள் 49, 50, 51 ஐக் குறிக்கிறது. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகளைச் சுற்றி சிவப்பு நிறம் அதிகரிப்பதன் மூலம் 3PVA-(C10)2Na Alg இன் வினைத்திறன் அதிகரித்ததாக MESP முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இதற்கிடையில், 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg மாதிரி மூலக்கூறின் MESP வரைபடத்தில் சிவப்பு நிற தீவிரம் வெவ்வேறு கிளிசரால் உள்ளடக்கத்துடனான தொடர்பு காரணமாக குறைகிறது. முன்மொழியப்பட்ட கட்டமைப்பைச் சுற்றியுள்ள சிவப்பு நிற விநியோகத்தில் ஏற்படும் மாற்றம் வினைத்திறனைப் பிரதிபலிக்கிறது, அதே நேரத்தில் தீவிரத்தின் அதிகரிப்பு கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தின் அதிகரிப்பு காரணமாக 3PVA-(C10)2Na Alg மாதிரி மூலக்கூறின் எலக்ட்ரோநெக்டிவிட்டி அதிகரிப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.
B3LYP/6-311 g(d, p) கணக்கிடப்பட்ட MESP கால அளவு 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, மற்றும் (f) 6 Gly உடன் தொடர்பு கொள்கிறது.
முன்மொழியப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளும் 200 K முதல் 500 K வரையிலான வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் கணக்கிடப்படும் என்டல்பி, என்ட்ரோபி, வெப்பத் திறன், இலவச ஆற்றல் மற்றும் உருவாக்கத்தின் வெப்பம் போன்ற அவற்றின் வெப்ப அளவுருக்களைக் கொண்டுள்ளன. இயற்பியல் அமைப்புகளின் நடத்தையை விவரிக்க, அவற்றின் மின்னணு நடத்தையைப் படிப்பதோடு மட்டுமல்லாமல், அவற்றின் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்வதன் காரணமாக வெப்பநிலையின் செயல்பாடாக அவற்றின் வெப்ப நடத்தையைப் படிப்பதும் அவசியம், இது அட்டவணை 1 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ள சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படலாம். இந்த வெப்ப அளவுருக்களின் ஆய்வு, வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் இத்தகைய இயற்பியல் அமைப்புகளின் எதிர்வினை மற்றும் நிலைத்தன்மையின் முக்கிய குறிகாட்டியாகக் கருதப்படுகிறது.
PVA டிரைமரின் என்டல்பியைப் பொறுத்தவரை, அது முதலில் NaAlg டைமருடன் வினைபுரிகிறது, பின்னர் கார்பன் அணு #10 உடன் இணைக்கப்பட்ட OH குழு வழியாகவும், இறுதியாக கிளிசராலுடன் வினைபுரிகிறது. என்டல்பி என்பது ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பில் உள்ள ஆற்றலின் அளவீடு ஆகும். என்டல்பி என்பது ஒரு அமைப்பில் உள்ள மொத்த வெப்பத்திற்குச் சமம், இது அமைப்பின் உள் ஆற்றலுக்கும் அதன் கன அளவு மற்றும் அழுத்தத்தின் பெருக்கத்திற்கும் சமம். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், என்டல்பி என்பது ஒரு பொருளில் எவ்வளவு வெப்பம் மற்றும் வேலை சேர்க்கப்படுகிறது அல்லது அகற்றப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது52.
படம் 5, வெவ்வேறு கிளிசரால் செறிவுகளுடன் 3PVA-(C10)2Na Alg இன் வினையின் போது ஏற்படும் என்டல்பி மாற்றங்களைக் காட்டுகிறது. A0, A1, A2, A3, A4, மற்றும் A5 ஆகிய சுருக்கங்கள் முறையே 3PVA-(C10)2Na Alg, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly, மற்றும் 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly ஆகிய மாதிரி மூலக்கூறுகளைக் குறிக்கின்றன. படம் 5a, அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை மற்றும் கிளிசரால் உள்ளடக்கத்துடன் என்டல்பி அதிகரிக்கிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. 200 K இல் 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (அதாவது, A5) ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பின் என்டல்பி 27.966 கலோரி/மோல் ஆகும், அதே நேரத்தில் 200 K இல் 3PVA- 2NaAlg ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பின் என்டல்பி 13.490 கலோரி/மோல் ஆகும். இறுதியாக, என்டல்பி நேர்மறையாக இருப்பதால், இந்த எதிர்வினை வெப்பமடைதல் ஆகும்.
என்ட்ரோபி என்பது ஒரு மூடிய வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பில் கிடைக்காத ஆற்றலின் அளவீடாக வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் இது பெரும்பாலும் அமைப்பின் கோளாறின் அளவீடாகக் கருதப்படுகிறது. படம் 5b வெப்பநிலையுடன் 3PVA-(C10)2NaAlg இன் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தையும் அது வெவ்வேறு கிளிசரால் அலகுகளுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது என்பதையும் காட்டுகிறது. வெப்பநிலை 200 K இலிருந்து 500 K ஆக அதிகரிக்கும் போது என்ட்ரோபி நேர்கோட்டில் மாறுகிறது என்பதை வரைபடம் காட்டுகிறது. 3PVA-(C10)2Na Alg மாதிரியின் என்ட்ரோபி 200 K இல் 200 கலோரி/K/mol ஆக இருப்பதை படம் 5b தெளிவாகக் காட்டுகிறது, ஏனெனில் 3PVA-(C10)2Na Alg மாதிரி குறைவான லேட்டிஸ் கோளாறை வெளிப்படுத்துகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ​​3PVA-(C10)2Na Alg மாதிரி ஒழுங்கற்றதாகி, அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்பை விளக்குகிறது. மேலும், 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly இன் அமைப்பு மிக உயர்ந்த என்ட்ரோபி மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பது வெளிப்படையானது.
வெப்பநிலையுடன் வெப்பத் திறனில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் காட்டும் படம் 5c இல் இதே நடத்தை காணப்படுகிறது. வெப்பத் திறன் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு பொருளின் வெப்பநிலையை 1 °C47 ஆல் மாற்றத் தேவையான வெப்பத்தின் அளவு. 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடனான தொடர்புகளின் காரணமாக மாதிரி மூலக்கூறான 3PVA-(C10)2NaAlg இன் வெப்பத் திறனில் ஏற்படும் மாற்றங்களை படம் 5c காட்டுகிறது. 3PVA-(C10)2NaAlg மாதிரியின் வெப்பத் திறன் வெப்பநிலையுடன் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கிறது என்பதை படம் காட்டுகிறது. அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் வெப்பத் திறனில் காணப்பட்ட அதிகரிப்பு ஃபோனான் வெப்ப அதிர்வுகளால் ஏற்படுகிறது. கூடுதலாக, கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது 3PVA-(C10)2NaAlg மாதிரியின் வெப்பத் திறனில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது என்பதற்கான சான்றுகள் உள்ளன. மேலும், மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly மிக உயர்ந்த வெப்பத் திறன் மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதை இந்த அமைப்பு காட்டுகிறது.
ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளுக்கு இலவச ஆற்றல் மற்றும் இறுதி உருவாக்க வெப்பம் போன்ற பிற அளவுருக்கள் கணக்கிடப்பட்டன, அவை முறையே படம் 5d மற்றும் e இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. உருவாக்கத்தின் இறுதி வெப்பம் என்பது நிலையான அழுத்தத்தின் கீழ் அதன் கூறுகளிலிருந்து ஒரு தூய பொருள் உருவாகும் போது வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பமாகும். இலவச ஆற்றலை ஆற்றலைப் போன்ற ஒரு பண்பாக வரையறுக்கலாம், அதாவது, அதன் மதிப்பு ஒவ்வொரு வெப்ப இயக்கவியல் நிலையிலும் உள்ள பொருளின் அளவைப் பொறுத்தது. 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly உருவாவதற்கான இலவச ஆற்றல் மற்றும் வெப்பம் முறையே மிகக் குறைவானது மற்றும் -1318.338 மற்றும் -1628.154 kcal/mol ஆகும். இதற்கு நேர்மாறாக, 3PVA-(C10)2NaAlg ஐக் குறிக்கும் அமைப்பு, மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது முறையே -690.340 மற்றும் -830.673 kcal/mol என்ற மிக உயர்ந்த இலவச ஆற்றல் மற்றும் உருவாக்க வெப்ப மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கிளிசராலுடன் தொடர்பு கொள்வதால் பல்வேறு வெப்ப பண்புகள் மாற்றப்படுகின்றன. கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் எதிர்மறையானது, இது முன்மொழியப்பட்ட அமைப்பு நிலையானது என்பதைக் குறிக்கிறது.
PM6, தூய 3PVA- (C10) 2Na Alg (மாதிரி A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (மாதிரி A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (மாதிரி A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (மாதிரி A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (மாதிரி A4), மற்றும் 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (மாதிரி A5) ஆகியவற்றின் வெப்ப அளவுருக்களைக் கணக்கிட்டது, இங்கு (a) என்பது என்டல்பி, (b) என்ட்ரோபி, (c) வெப்பத் திறன், (d) இலவச ஆற்றல் மற்றும் (e) உருவாக்கத்தின் வெப்பம்.
மறுபுறம், PVA ட்ரைமர் மற்றும் டைமெரிக் NaAlg இடையேயான இரண்டாவது தொடர்பு முறை PVA ட்ரைமர் கட்டமைப்பில் முனையம் மற்றும் நடுத்தர OH குழுக்களில் நிகழ்கிறது. முதல் குழுவைப் போலவே, வெப்ப அளவுருக்கள் அதே அளவிலான கோட்பாட்டைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டன. படம் 6a-e என்டல்பி, என்ட்ரோபி, வெப்ப திறன், இலவச ஆற்றல் மற்றும் இறுதியில், உருவாக்கத்தின் வெப்பத்தின் மாறுபாடுகளைக் காட்டுகிறது. 1, 2, 3, 4, 5 மற்றும் 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​1 ஆம் கால NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg இன் என்டல்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்ப திறன் முதல் குழுவின் அதே நடத்தையை வெளிப்படுத்துகிறது என்பதை புள்ளிவிவரங்கள் 6a-c காட்டுகின்றன. மேலும், அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அவற்றின் மதிப்புகள் படிப்படியாக அதிகரிக்கின்றன. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட கால 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg மாதிரியில், கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தின் அதிகரிப்புடன் என்டல்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்ப திறன் மதிப்புகள் அதிகரித்தன. சுருக்கங்கள் B0, B1, B2, B3, B4, B5 மற்றும் B6 ஆகியவை முறையே பின்வரும் கட்டமைப்புகளைக் குறிக்கின்றன: Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 2gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 3gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 4 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 5 Gly மற்றும் Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. படம் 6a-c இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கை 1 முதல் 6 வரை அதிகரிக்கும் போது என்டல்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்பத் திறன் ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் அதிகரிப்பது தெளிவாகிறது.
PM6 தூய காலத்தின் வெப்ப அளவுருக்களைக் கணக்கிட்டது 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg (மாதிரி B0), காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 1 Gly (மாதிரி B1), காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 2 Gly (மாதிரி B2), காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 3 Gly (மாதிரி B3), காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 4 Gly (மாதிரி B4), காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 5 Gly (மாதிரி B5), மற்றும் காலத்தின் 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg – 6 Gly (மாதிரி B6), இதில் (a) என்டல்பி, (b) என்ட்ரோபி, (c) வெப்பத் திறன், (d) இலவச ஆற்றல் மற்றும் (e) உருவாக்கத்தின் வெப்பம் ஆகியவை அடங்கும்.
கூடுதலாக, கால 1 Na Alg- 3PVA- மிட் 1 Na Alg- 6 Gly ஐக் குறிக்கும் அமைப்பு, மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​என்டல்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்பத் திறன் ஆகியவற்றின் மிக உயர்ந்த மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றில், அவற்றின் மதிப்புகள் கால 1 Na Alg − 3PVA- மிட் 1 Na Alg இல் முறையே 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K மற்றும் 131.323 kcal/mol இலிருந்து கால 1 Na Alg − 3PVA- மிட் 1 Na Alg இல் முறையே 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K மற்றும் 275.923 kcal/mol ஆக அதிகரித்துள்ளன.
இருப்பினும், படங்கள் 6d மற்றும் e, கட்டற்ற ஆற்றலின் வெப்பநிலை சார்பு மற்றும் இறுதி உருவாக்க வெப்பம் (HF) ஆகியவற்றைக் காட்டுகின்றன. இயற்கையான மற்றும் நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் ஒரு பொருளின் ஒரு மோல் அதன் தனிமங்களிலிருந்து உருவாகும்போது ஏற்படும் என்டல்பி மாற்றமாக HF ஐ வரையறுக்கலாம். ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளின் கட்டற்ற ஆற்றலும் இறுதி உருவாக்க வெப்பமும் வெப்பநிலையின் மீது நேரியல் சார்பைக் காட்டுகின்றன என்பது படத்தில் இருந்து தெளிவாகிறது, அதாவது, அவை படிப்படியாகவும் நேரியல் ரீதியாகவும் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் அதிகரிக்கின்றன. கூடுதலாக, 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly ஐக் குறிக்கும் அமைப்பு மிகக் குறைந்த கட்டற்ற ஆற்றலையும் மிகக் குறைந்த HF ஐயும் கொண்டுள்ளது என்பதையும் படம் உறுதிப்படுத்தியது. 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly என்ற வார்த்தையில் இரண்டு அளவுருக்களும் -758.337 இலிருந்து -899.741 K cal/mol ஆகக் குறைந்து -1,476.591 ஆகவும் -1,828.523 K cal/mol ஆகவும் குறைந்தன. கிளிசரால் அலகுகளின் அதிகரிப்புடன் HF குறைகிறது என்பது முடிவுகளிலிருந்து தெளிவாகிறது. இதன் பொருள் செயல்பாட்டுக் குழுக்களின் அதிகரிப்பால், வினைத்திறனும் அதிகரிக்கிறது, எனவே வினையைச் செயல்படுத்த குறைந்த ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. பிளாஸ்டிக் செய்யப்பட்ட PVA/NaAlg அதன் அதிக வினைத்திறன் காரணமாக பேட்டரிகளில் பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதை இது உறுதிப்படுத்துகிறது.
பொதுவாக, வெப்பநிலை விளைவுகள் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றன: குறைந்த வெப்பநிலை விளைவுகள் மற்றும் உயர் வெப்பநிலை விளைவுகள். குறைந்த வெப்பநிலையின் விளைவுகள் முக்கியமாக கிரீன்லாந்து, கனடா மற்றும் ரஷ்யா போன்ற உயர் அட்சரேகைகளில் அமைந்துள்ள நாடுகளில் உணரப்படுகின்றன. குளிர்காலத்தில், இந்த இடங்களில் வெளிப்புற காற்று வெப்பநிலை பூஜ்ஜிய டிகிரி செல்சியஸுக்குக் குறைவாக இருக்கும். லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் ஆயுட்காலம் மற்றும் செயல்திறன் குறைந்த வெப்பநிலையால் பாதிக்கப்படலாம், குறிப்பாக பிளக்-இன் ஹைப்ரிட் மின்சார வாகனங்கள், தூய மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் ஹைப்ரிட் மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும்வை. விண்வெளி பயணம் என்பது லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் தேவைப்படும் மற்றொரு குளிர் சூழலாகும். எடுத்துக்காட்டாக, செவ்வாய் கிரகத்தில் வெப்பநிலை -120 டிகிரி செல்சியஸாகக் குறையக்கூடும், இது விண்கலத்தில் லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளைப் பயன்படுத்துவதற்கு குறிப்பிடத்தக்க தடையாக அமைகிறது. குறைந்த இயக்க வெப்பநிலை லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளின் சார்ஜ் பரிமாற்ற வீதத்திலும் வேதியியல் எதிர்வினை செயல்பாட்டிலும் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும், இதன் விளைவாக மின்முனைக்குள் லித்தியம் அயனிகளின் பரவல் விகிதம் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டில் அயனி கடத்துத்திறன் குறைகிறது. இந்த சிதைவு ஆற்றல் திறன் மற்றும் சக்தியைக் குறைக்கிறது, மேலும் சில நேரங்களில் செயல்திறன் குறைகிறது53.
அதிக வெப்பநிலை விளைவு, அதிக மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலை சூழல்கள் உட்பட பரந்த அளவிலான பயன்பாட்டு சூழல்களில் நிகழ்கிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த வெப்பநிலை விளைவு முக்கியமாக குறைந்த வெப்பநிலை பயன்பாட்டு சூழல்களுக்கு மட்டுமே. குறைந்த வெப்பநிலை விளைவு முதன்மையாக சுற்றுப்புற வெப்பநிலையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் அதிக வெப்பநிலை விளைவு பொதுவாக செயல்பாட்டின் போது லித்தியம்-அயன் பேட்டரியின் உள்ளே இருக்கும் அதிக வெப்பநிலைக்கு மிகவும் துல்லியமாகக் காரணம்.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அதிக மின்னோட்ட நிலைமைகளின் கீழ் (வேகமாக சார்ஜ் செய்தல் மற்றும் வேகமாக வெளியேற்றுதல் உட்பட) வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, இது உள் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கச் செய்கிறது. அதிக வெப்பநிலைக்கு வெளிப்படுவது பேட்டரி செயல்திறன் சீரழிவை ஏற்படுத்தும், இதில் திறன் மற்றும் சக்தி இழப்பும் அடங்கும். பொதுவாக, லித்தியம் இழப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் செயலில் உள்ள பொருட்களை மீட்டெடுப்பது திறன் இழப்புக்கு வழிவகுக்கும், மேலும் மின் இழப்பு உள் எதிர்ப்பின் அதிகரிப்பால் ஏற்படுகிறது. வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை மீறினால், வெப்ப ஓட்டம் ஏற்படுகிறது, இது சில சந்தர்ப்பங்களில் தன்னிச்சையான எரிப்பு அல்லது வெடிப்புக்கு கூட வழிவகுக்கும்.
QSAR கணக்கீடுகள் என்பது உயிரியல் செயல்பாடு மற்றும் சேர்மங்களின் கட்டமைப்பு பண்புகளுக்கு இடையிலான உறவுகளை அடையாளம் காணப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு கணக்கீட்டு அல்லது கணித மாதிரியாக்க முறையாகும். வடிவமைக்கப்பட்ட அனைத்து மூலக்கூறுகளும் மேம்படுத்தப்பட்டன, மேலும் சில QSAR பண்புகள் PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டன. அட்டவணை 3 கணக்கிடப்பட்ட சில QSAR விளக்கங்களை பட்டியலிடுகிறது. அத்தகைய விளக்கங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் மின்னூட்டம், TDM, மொத்த ஆற்றல் (E), அயனியாக்கம் திறன் (IP), Log P மற்றும் துருவமுனைப்பு (IP மற்றும் Log P ஐ தீர்மானிக்க சூத்திரங்களுக்கு அட்டவணை 1 ஐப் பார்க்கவும்).
கணக்கீட்டு முடிவுகள், ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளின் மொத்த மின்னூட்டமும் பூஜ்ஜியமாகக் காட்டுகின்றன, ஏனெனில் அவை தரை நிலையில் உள்ளன. முதல் தொடர்பு நிகழ்தகவுக்கு, கிளிசராலின் TDM 3PVA-(C10) 2Na Alg க்கு 2.788 Debye மற்றும் 6.840 Debye ஆக இருந்தது, அதே நேரத்தில் 3PVA-(C10) 2Na Alg முறையே 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 அலகுகள் கிளிசராலுடன் தொடர்பு கொண்டபோது TDM மதிப்புகள் 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.568 Debye மற்றும் 12.779 Debye ஆக அதிகரிக்கப்பட்டன. TDM மதிப்பு அதிகமாக இருந்தால், சுற்றுச்சூழலுடனான அதன் வினைத்திறன் அதிகமாகும்.
மொத்த ஆற்றலும் (E) கணக்கிடப்பட்டது, மேலும் கிளிசரால் மற்றும் 3PVA-(C10)2 NaAlg இன் E மதிப்புகள் முறையே -141.833 eV மற்றும் -200092.503 eV என கண்டறியப்பட்டது. இதற்கிடையில், 3PVA-(C10)2 NaAlg ஐ குறிக்கும் கட்டமைப்புகள் 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொள்கின்றன; E முறையே -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 மற்றும் -1548.031 eV ஆக மாறுகிறது. கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது மொத்த ஆற்றலில் குறைவதற்கும், அதனால் வினைத்திறனில் அதிகரிப்புக்கும் வழிவகுக்கிறது. மொத்த ஆற்றல் கணக்கீட்டின் அடிப்படையில், 3PVA-2Na Alg-5 Gly ஆக இருக்கும் மாதிரி மூலக்கூறு, மற்ற மாதிரி மூலக்கூறுகளை விட அதிக வினைத்திறன் கொண்டது என்று முடிவு செய்யப்பட்டது. இந்த நிகழ்வு அவற்றின் அமைப்புடன் தொடர்புடையது. 3PVA-(C10)2NaAlg இரண்டு -COONa குழுக்களை மட்டுமே கொண்டுள்ளது, மற்ற கட்டமைப்புகள் இரண்டு -COONa குழுக்களைக் கொண்டிருக்கின்றன, ஆனால் பல OH குழுக்களைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது சுற்றுச்சூழலை நோக்கிய அவற்றின் வினைத்திறன் அதிகரிக்கிறது.
கூடுதலாக, இந்த ஆய்வில் அனைத்து கட்டமைப்புகளின் அயனியாக்க ஆற்றல்கள் (IE) கருதப்படுகின்றன. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரியின் வினைத்திறனை அளவிடுவதற்கு அயனியாக்க ஆற்றல் ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். ஒரு மூலக்கூறின் ஒரு புள்ளியிலிருந்து முடிவிலியை நோக்கி ஒரு எலக்ட்ரானை நகர்த்துவதற்குத் தேவையான ஆற்றல் அயனியாக்க ஆற்றல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது மூலக்கூறின் அயனியாக்கத்தின் அளவை (அதாவது வினைத்திறனை) குறிக்கிறது. அயனியாக்க ஆற்றல் அதிகமாக இருந்தால், வினைத்திறனும் குறையும். 3PVA-(C10)2NaAlg 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொள்வதன் IE முடிவுகள் முறையே -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 மற்றும் -9.323 eV ஆகும், அதே நேரத்தில் கிளிசரால் மற்றும் 3PVA-(C10)2NaAlg இன் IEகள் முறையே -5.157 மற்றும் -9.341 eV ஆகும். கிளிசரால் சேர்க்கப்பட்டதால் ஐபி மதிப்பு குறைந்ததால், மூலக்கூறு வினைத்திறன் அதிகரித்தது, இது மின்வேதியியல் சாதனங்களில் PVA/NaAlg/கிளிசரால் மாதிரி மூலக்கூறின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை மேம்படுத்துகிறது.
அட்டவணை 3 இல் உள்ள ஐந்தாவது விளக்கி Log P ஆகும், இது பகிர்வு குணகத்தின் மடக்கை ஆகும், மேலும் ஆய்வு செய்யப்படும் அமைப்பு ஹைட்ரோஃபிலிக் அல்லது ஹைட்ரோபோபிக் என்பதை விவரிக்கப் பயன்படுகிறது. எதிர்மறை Log P மதிப்பு ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் மூலக்கூறைக் குறிக்கிறது, அதாவது அது தண்ணீரில் எளிதில் கரைந்து கரிம கரைப்பான்களில் மோசமாக கரைகிறது. நேர்மறை மதிப்பு எதிர் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது.
பெறப்பட்ட முடிவுகளின் அடிப்படையில், அனைத்து கட்டமைப்புகளும் ஹைட்ரோஃபிலிக் என்று முடிவு செய்யலாம், ஏனெனில் அவற்றின் Log P மதிப்புகள் (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly மற்றும் 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) முறையே -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 மற்றும் -8.504 ஆகும், அதே நேரத்தில் கிளிசராலின் Log P மதிப்பு -1.081 மற்றும் 3PVA-(C10)2Na Alg -3.100 மட்டுமே. இதன் பொருள் நீர் மூலக்கூறுகள் அதன் கட்டமைப்பில் இணைக்கப்படும்போது ஆய்வு செய்யப்படும் கட்டமைப்பின் பண்புகள் மாறும்.
இறுதியாக, அனைத்து கட்டமைப்புகளின் துருவமுனைப்புகளும் PM6 மட்டத்தில் அரை-அனுபவ முறையைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகின்றன. பெரும்பாலான பொருட்களின் துருவமுனைப்பு பல்வேறு காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது என்பது முன்னர் குறிப்பிடப்பட்டது. மிக முக்கியமான காரணி ஆய்வின் கீழ் உள்ள கட்டமைப்பின் அளவு. 3PVA மற்றும் 2NaAlg இடையேயான முதல் வகை தொடர்புகளை உள்ளடக்கிய அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும் (கார்பன் அணு எண் 10 மூலம் தொடர்பு நிகழ்கிறது), கிளிசரால் சேர்ப்பதன் மூலம் துருவமுனைப்பு மேம்படுத்தப்படுகிறது. 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடனான தொடர்புகள் காரணமாக துருவமுனைப்பு 29.690 Å இலிருந்து 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 மற்றும் 54.638 Å ஆக அதிகரிக்கிறது. இதனால், அதிக துருவமுனைப்புத்தன்மை கொண்ட மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly என்றும், குறைந்த துருவமுனைப்புத்தன்மை கொண்ட மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-(C10)2NaAlg என்றும், இது 29.690 Å என்றும் கண்டறியப்பட்டது.
QSAR விளக்கிகளின் மதிப்பீட்டில், 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly ஐக் குறிக்கும் அமைப்பு முதல் முன்மொழியப்பட்ட தொடர்புக்கு மிகவும் வினைத்திறன் கொண்டது என்பது தெரியவந்தது.
PVA ட்ரைமர் மற்றும் NaAlg டைமர் இடையேயான இரண்டாவது தொடர்பு பயன்முறைக்கு, அவற்றின் மின்னூட்டங்கள் முதல் தொடர்புக்கு முந்தைய பிரிவில் முன்மொழியப்பட்டதைப் போலவே இருப்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அனைத்து கட்டமைப்புகளும் பூஜ்ஜிய மின்னணு மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவை அனைத்தும் தரை நிலையில் உள்ளன.
அட்டவணை 4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கால 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg இன் TDM மதிப்புகள் (PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டது) 11.581 Debye இலிருந்து 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507 மற்றும் 15.756 ஆக அதிகரித்தது, கால 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg 1, 2, 3, 4, 5, மற்றும் 6 அலகுகள் கிளிசரால் உடன் வினைபுரிந்தது. இருப்பினும், கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் மொத்த ஆற்றல் குறைகிறது, மேலும் கால 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான கிளிசரால் அலகுகளுடன் (1 முதல் 6 வரை) தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​மொத்த ஆற்றல் முறையே − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, மற்றும் − 1637.432 eV ஆகும்.
இரண்டாவது தொடர்பு நிகழ்தகவுக்கு, IP, Log P மற்றும் துருவமுனைப்பு ஆகியவை PM6 கோட்பாட்டு மட்டத்தில் கணக்கிடப்படுகின்றன. எனவே, மூலக்கூறு வினைத்திறனின் மூன்று மிக சக்திவாய்ந்த விளக்கங்களை அவர்கள் கருத்தில் கொண்டனர். 1, 2, 3, 4, 5 மற்றும் 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்புகளுக்கு, IP −9.385 eV இலிருந்து −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 மற்றும் −8.900 eV ஆக அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg ஐ கிளிசராலுடன் பிளாஸ்டிக்மயமாக்கியதால் கணக்கிடப்பட்ட Log P மதிப்பு குறைவாக இருந்தது. கிளிசரால் உள்ளடக்கம் 1 முதல் 6 வரை அதிகரிக்கும்போது, ​​அதன் மதிப்புகள் -3.643 க்கு பதிலாக -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 மற்றும் -10.53 ஆக மாறுகின்றன. இறுதியாக, கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg என்ற காலத்தின் துருவமுனைப்புத்தன்மையை அதிகரிக்க வழிவகுத்தது என்பதை துருவமுனைப்புத் தரவு காட்டுகிறது. 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொண்ட பிறகு மாதிரி மூலக்கூறான 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg இன் துருவமுனைப்புத்தன்மை 31.703 Å இலிருந்து 63.198 Å ஆக அதிகரித்தது. அதிக எண்ணிக்கையிலான அணுக்கள் மற்றும் சிக்கலான அமைப்பு இருந்தபோதிலும், கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தின் அதிகரிப்புடன் செயல்திறன் இன்னும் மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது என்பதை உறுதிப்படுத்த இரண்டாவது தொடர்பு நிகழ்தகவில் கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது மேற்கொள்ளப்படுகிறது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். எனவே, கிடைக்கக்கூடிய PVA/Na Alg/கிளிசரின் மாதிரி லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகளை ஓரளவு மாற்றும் என்று கூறலாம், ஆனால் கூடுதல் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு தேவை.
ஒரு மேற்பரப்பின் பிணைப்புத் திறனை ஒரு உறிஞ்சுபொருளுக்கு வகைப்படுத்துவதற்கும், அமைப்புகளுக்கு இடையேயான தனித்துவமான தொடர்புகளை மதிப்பிடுவதற்கும், ஏதேனும் இரண்டு அணுக்களுக்கு இடையில் இருக்கும் பிணைப்பு வகை, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான மற்றும் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தொடர்புகளின் சிக்கலான தன்மை மற்றும் மேற்பரப்பு மற்றும் உறிஞ்சியின் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி பரவல் பற்றிய அறிவு தேவைப்படுகிறது. ஊடாடும் அணுக்களுக்கு இடையிலான பிணைப்பு முக்கிய புள்ளியில் (BCP) எலக்ட்ரான் அடர்த்தி, QTAIM பகுப்பாய்வில் பிணைப்பு வலிமையை மதிப்பிடுவதற்கு மிகவும் முக்கியமானது. எலக்ட்ரான் சார்ஜ் அடர்த்தி அதிகமாக இருந்தால், கோவலன்ட் தொடர்பு மிகவும் நிலையானது மற்றும் பொதுவாக, இந்த முக்கியமான புள்ளிகளில் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி அதிகமாக இருக்கும். மேலும், மொத்த எலக்ட்ரான் ஆற்றல் அடர்த்தி (H(r)) மற்றும் லாப்லேஸ் சார்ஜ் அடர்த்தி (∇2ρ(r)) இரண்டும் 0 ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், இது கோவலன்ட் (பொது) இடைவினைகளின் இருப்பைக் குறிக்கிறது. மறுபுறம், ∇2ρ(r) மற்றும் H(r) 0.54 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள், வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் மற்றும் மின்னியல் இடைவினைகள் போன்ற கோவலன்ட் அல்லாத (மூடிய ஷெல்) இடைவினைகளின் இருப்பைக் குறிக்கிறது. QTAIM பகுப்பாய்வு, படங்கள் 7 மற்றும் 8 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளில் கோவலன்ட் அல்லாத இடைவினைகளின் தன்மையை வெளிப்படுத்தியது. பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில், 3PVA − 2Na Alg மற்றும் Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg ஐக் குறிக்கும் மாதிரி மூலக்கூறுகள் வெவ்வேறு கிளைசின் அலகுகளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் மூலக்கூறுகளை விட அதிக நிலைத்தன்மையைக் காட்டின. ஏனெனில், ஆல்ஜினேட் கட்டமைப்பில் அதிகமாகக் காணப்படும் பல கோவலன்ட் அல்லாத இடைவினைகள், அதாவது மின்னியல் இடைவினைகள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள், ஆல்ஜினேட்டை கலவைகளை நிலைப்படுத்த உதவுகின்றன. மேலும், எங்கள் முடிவுகள் 3PVA − 2Na Alg மற்றும் Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg மாதிரி மூலக்கூறுகள் மற்றும் கிளைசினுக்கும் இடையிலான கோவலன்ட் அல்லாத இடைவினைகளின் முக்கியத்துவத்தை நிரூபிக்கின்றன, இது கலவைகளின் ஒட்டுமொத்த மின்னணு சூழலை மாற்றியமைப்பதில் கிளைசின் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
மாதிரி மூலக்கூறான 3PVA − 2NaAlg (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5Gly உடன் தொடர்பு கொள்வதன் QTAIM பகுப்பாய்வு.