nature.com தளத்திற்கு வருகை தந்ததற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியில் CSS ஆதரவு குறைவாக உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்தைப் பெற, சமீபத்திய உலாவிப் பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் இணக்கப் பயன்முறையை அணைக்குமாறு) பரிந்துரைக்கிறோம். மேலும், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்யும் வகையில், இந்தத் தளத்தில் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இடம்பெறாது.
சோடியம் வளம் ஏராளமாக இருப்பதால், சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள் (NIBs) மின்வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மாற்றுத் தீர்வாக விளங்குகின்றன. தற்போது, ​​NIB தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியில் உள்ள முக்கியத் தடை, சோடியம் அயனிகளை நீண்ட காலத்திற்கு மீளக்கூடிய வகையில் சேமித்து/வெளியிடக்கூடிய மின்முனைப் பொருட்களின் பற்றாக்குறையாகும். எனவே, NIB மின்முனைப் பொருட்களாகப் பயன்படுத்தப்படும் பாலிவினைல் ஆல்கஹால் (PVA) மற்றும் சோடியம் அல்கினேட் (NaAlg) கலவைகளில் கிளிசரால் சேர்ப்பதன் விளைவை கோட்பாட்டு ரீதியாக ஆராய்வதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாகும். இந்த ஆய்வு, PVA, சோடியம் அல்கினேட் மற்றும் கிளிசரால் கலவைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட பாலிமர் மின்பகுளிகளின் மின்னணு, வெப்ப மற்றும் அளவுசார் கட்டமைப்பு-செயல்பாட்டுத் தொடர்பு (QSAR) பண்புக்கூறுகளில் கவனம் செலுத்துகிறது. இந்தப் பண்புகள் பகுதி-அனுபவ முறைகள் மற்றும் அடர்த்தி சார்புக் கோட்பாடு (DFT) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்படுகின்றன. கட்டமைப்புப் பகுப்பாய்வு, PVA/அல்கினேட் மற்றும் கிளிசரால் இடையேயான இடைவினைகளின் விவரங்களை வெளிப்படுத்தியதால், பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் (Eg) ஆராயப்பட்டது. கிளிசரால் சேர்ப்பதால் Eg மதிப்பு 0.2814 eV ஆகக் குறைகிறது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மூலக்கூறு நிலைமின் ஆற்றல் மேற்பரப்பு (MESP), முழு மின்பகுளி அமைப்பிலும் உள்ள எலக்ட்ரான் செறிந்த மற்றும் எலக்ட்ரான் குறைந்த பகுதிகள் மற்றும் மூலக்கூறு மின்னூட்டங்களின் பரவலைக் காட்டுகிறது. ஆய்வு செய்யப்பட்ட வெப்ப அளவுருக்களில் என்டால்பி (H), என்ட்ரோபி (ΔS), வெப்பக் கொள்ளளவு (Cp), கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G) மற்றும் உருவாதல் வெப்பம் ஆகியவை அடங்கும். மேலும், இந்த ஆய்வில் மொத்த இருமுனைத் திருப்புத்திறன் (TDM), மொத்த ஆற்றல் (E), அயனியாக்க ஆற்றல் (IP), Log P மற்றும் முனைவாக்கத்திறன் போன்ற பல அளவுசார் அமைப்பு-செயல்பாட்டுத் தொடர்பு (QSAR) விவரிப்பான்கள் ஆராயப்பட்டன. வெப்பநிலை மற்றும் கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கும்போது H, ΔS, Cp, G மற்றும் TDM ஆகியவை அதிகரித்தன என்று முடிவுகள் காட்டின. அதே நேரத்தில், உருவாதல் வெப்பம், IP மற்றும் E ஆகியவை குறைந்தன, இது வினைத்திறனையும் முனைவாக்கத்திறனையும் மேம்படுத்தியது. மேலும், கிளிசரால் சேர்ப்பதன் மூலம், மின்கல மின்னழுத்தம் 2.488 V ஆக அதிகரித்தது. செலவு குறைந்த PVA/Na Alg கிளிசரால் அடிப்படையிலான மின்பகுளிகளைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்ட DFT மற்றும் PM6 கணக்கீடுகள், அவற்றின் பன்முகச் செயல்பாட்டுத் தன்மை காரணமாக லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களுக்குப் பகுதியளவு மாற்றாக அமைய முடியும் என்பதைக் காட்டுகின்றன, ஆனால் மேலும் மேம்பாடுகளும் ஆராய்ச்சிகளும் தேவைப்படுகின்றன.
லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் (LIBs) பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டாலும், அவற்றின் குறுகிய சுழற்சி ஆயுள், அதிக விலை மற்றும் பாதுகாப்பு குறித்த கவலைகள் காரணமாக அவற்றின் பயன்பாடு பல வரம்புகளை எதிர்கொள்கிறது. சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள் (SIBs), அவற்றின் பரவலான கிடைக்கும் தன்மை, குறைந்த விலை மற்றும் சோடியம் தனிமத்தின் நச்சுத்தன்மையற்ற தன்மை ஆகியவற்றின் காரணமாக, LIB-களுக்கு ஒரு சாத்தியமான மாற்றாக மாறக்கூடும். சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள் (SIBs), மின்வேதியியல் சாதனங்களுக்கான ஒரு மிக முக்கியமான ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்பாக மாறி வருகின்றன¹. சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள், அயனிப் போக்குவரத்தை எளிதாக்கவும் மின்சாரத்தை உருவாக்கவும் மின்பகுளிகளைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளன²,³. திரவ மின்பகுளிகள் முக்கியமாக உலோக உப்புகள் மற்றும் கரிமக் கரைப்பான்களால் ஆனவை. நடைமுறைப் பயன்பாடுகளுக்கு, திரவ மின்பகுளிகளின் பாதுகாப்பைக் கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும், குறிப்பாக மின்கலம் வெப்ப அல்லது மின் அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகும் போது⁴.
சோடியம்-அயன் மின்கலங்கள் (SIBs) அவற்றின் அபரிமிதமான கடல் இருப்பு, நச்சுத்தன்மையற்ற தன்மை மற்றும் குறைந்த மூலப்பொருள் செலவு ஆகியவற்றின் காரணமாக, எதிர்காலத்தில் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களுக்குப் பதிலாகப் பயன்படுத்தப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. நானோபொருட்களின் தொகுப்பு, தரவு சேமிப்பு, மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் சாதனங்களின் வளர்ச்சியை வேகப்படுத்தியுள்ளது. சோடியம்-அயன் மின்கலங்களில் பல்வேறு நானோ கட்டமைப்புகளின் (எ.கா., உலோக ஆக்சைடுகள், கிராஃபீன், நானோகுழாய்கள் மற்றும் ஃபுல்லரின்கள்) பயன்பாட்டை ஏராளமான ஆய்வுகள் நிரூபித்துள்ளன. சோடியம்-அயன் மின்கலங்களுக்கான நேர்மின்முனைப் பொருட்களின், குறிப்பாக பாலிமர்களின், பன்முகத்தன்மை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நேசம் ஆகியவற்றின் காரணமாக, அவற்றின் மேம்பாட்டில் ஆய்வுகள் கவனம் செலுத்தி வருகின்றன. மீண்டும் மின்னேற்றம் செய்யக்கூடிய பாலிமர் மின்கலங்கள் துறையில் ஆய்வு ஆர்வம் சந்தேகமின்றி அதிகரிக்கும். தனித்துவமான கட்டமைப்புகள் மற்றும் பண்புகளைக் கொண்ட புதிய பாலிமர் மின்முனைப் பொருட்கள், சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த ஆற்றல் சேமிப்புத் தொழில்நுட்பங்களுக்கு வழிவகுக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. சோடியம்-அயன் மின்கலங்களில் பயன்படுத்துவதற்காக பல்வேறு பாலிமர் மின்முனைப் பொருட்கள் ஆராயப்பட்டிருந்தாலும், இத்துறை இன்னும் அதன் ஆரம்பகட்ட வளர்ச்சியிலேயே உள்ளது. சோடியம்-அயன் மின்கலங்களுக்காக, வெவ்வேறு கட்டமைப்பு உள்ளமைவுகளைக் கொண்ட மேலும் பல பாலிமர் பொருட்கள் ஆராயப்பட வேண்டும். பாலிமர் மின்முனைப் பொருட்களில் சோடியம் அயனிகள் சேமிக்கப்படும் வழிமுறை குறித்த நமது தற்போதைய அறிவின் அடிப்படையில், பிணைக்கப்பட்ட அமைப்பில் உள்ள கார்பனைல் குழுக்கள், தனி மூலக்கூறுகள் மற்றும் பல்லின அணுக்கள் ஆகியவை சோடியம் அயனிகளுடன் இடைவினை புரியும் செயலுறு தளங்களாகச் செயல்படக்கூடும் என்று கருதுகோள் கொள்ளலாம். எனவே, இந்த செயலுறு தளங்களின் அதிக அடர்த்தியைக் கொண்ட புதிய பாலிமர்களை உருவாக்குவது மிகவும் அவசியமாகும். ஜெல் பாலிமர் மின்பகுளி (GPE) என்பது மின்கலத்தின் நம்பகத்தன்மை, அயனிக் கடத்துத்திறன், கசிவின்மை, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் நல்ல செயல்திறன் ஆகியவற்றை மேம்படுத்தும் ஒரு மாற்றுத் தொழில்நுட்பமாகும்¹².
பாலிமர் மேட்ரிக்ஸ்களில் PVA மற்றும் பாலிஎதிலீன் ஆக்சைடு (PEO)¹³ போன்ற பொருட்கள் அடங்கும். ஜெல் ஊடுருவக்கூடிய பாலிமர் (GPE), திரவ மின்பகுளியை பாலிமர் மேட்ரிக்ஸில் நிலைநிறுத்துகிறது, இது வணிகப் பிரிப்பான்களுடன் ஒப்பிடும்போது கசிவு அபாயத்தைக் குறைக்கிறது¹⁴. PVA என்பது ஒரு செயற்கையான, மக்கும் பாலிமர் ஆகும். இது அதிக மின்கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, விலை மலிவானது மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்றது. இந்தப் பொருள் அதன் படலம் உருவாக்கும் பண்புகள், வேதியியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் ஒட்டுதலுக்காக அறியப்படுகிறது. இது செயல்பாட்டு (OH) குழுக்களையும் அதிக குறுக்கு-இணைப்பு ஆற்றல் அடர்த்தியையும் கொண்டுள்ளது¹⁵,¹⁶,¹⁷. பாலிமர் கலத்தல், நெகிழ்வூக்கி சேர்த்தல், கூட்டுப்பொருள் சேர்த்தல் மற்றும் உள்ளிடப் பாலிமராக்க நுட்பங்கள் ஆகியவை PVA-அடிப்படையிலான பாலிமர் மின்பகுளிகளின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்தவும், மேட்ரிக்ஸ் படிகத்தன்மையைக் குறைக்கவும், சங்கிலி நெகிழ்வுத்தன்மையை அதிகரிக்கவும் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன¹⁸,¹⁹,²⁰.
தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கான பாலிமர் பொருட்களை உருவாக்குவதில் கலத்தல் ஒரு முக்கியமான முறையாகும். பாலிமர் கலவைகள் பெரும்பாலும் பின்வருவனவற்றிற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன: (1) தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் இயற்கை பாலிமர்களின் செயலாக்கப் பண்புகளை மேம்படுத்துதல்; (2) மக்கும் பொருட்களின் வேதியியல், இயற்பியல் மற்றும் இயந்திரப் பண்புகளை மேம்படுத்துதல்; மற்றும் (3) உணவுப் பொதியிடல் துறையில் புதிய பொருட்களுக்கான வேகமாக மாறிவரும் தேவைக்கு ஏற்ப மாற்றுதல். கோபாலிமரைசேஷனைப் போலல்லாமல், பாலிமர் கலத்தல் என்பது ஒரு குறைந்த செலவு செயல்முறையாகும், இது விரும்பிய பண்புகளை அடைய சிக்கலான வேதியியல் செயல்முறைகளுக்குப் பதிலாக எளிய இயற்பியல் செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகிறது²¹. ஹோமோபாலிமர்களை உருவாக்க, வெவ்வேறு பாலிமர்கள் இருமுனை-இருமுனை விசைகள், ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் அல்லது மின்னூட்டப் பரிமாற்றக் கலவைகள் மூலம் ஒன்றோடொன்று தொடர்பு கொள்ளலாம்²²,²³. இயற்கை மற்றும் செயற்கை பாலிமர்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் கலவைகள், நல்ல உயிரிணக்கத்தன்மையை சிறந்த இயந்திரப் பண்புகளுடன் இணைத்து, குறைந்த உற்பத்திச் செலவில் ஒரு சிறந்த பொருளை உருவாக்குகின்றன²⁴,²⁵. எனவே, செயற்கை மற்றும் இயற்கை பாலிமர்களைக் கலப்பதன் மூலம் உயிரியல் சார்ந்த பாலிமர் பொருட்களை உருவாக்குவதில் பெரும் ஆர்வம் இருந்து வருகிறது. PVA-வை சோடியம் அல்கினேட் (NaAlg), செல்லுலோஸ், கைட்டோசான் மற்றும் ஸ்டார்ச் ஆகியவற்றுடன் இணைக்கலாம்²⁶.
சோடியம் அல்கினேட் என்பது கடல் பழுப்புப் பாசிகளிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படும் ஒரு இயற்கை பாலிமர் மற்றும் எதிர்மின் அயனி பாலிசாக்கரைடு ஆகும். சோடியம் அல்கினேட், β-(1-4)-இணைக்கப்பட்ட D-மேனுரோனிக் அமிலம் (M) மற்றும் α-(1-4)-இணைக்கப்பட்ட L-குளுரோனிக் அமிலம் (G) ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. இவை ஹோமோபாலிமெரிக் வடிவங்களாகவும் (பாலி-M மற்றும் பாலி-G) மற்றும் ஹெட்டிரோபாலிமெரிக் தொகுதிகளாகவும் (MG அல்லது GM) ஒழுங்கமைக்கப்பட்டுள்ளன²⁷. M மற்றும் G தொகுதிகளின் உள்ளடக்கம் மற்றும் சார்பு விகிதம், அல்கினேட்டின் வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன²⁸,²⁹. சோடியம் அல்கினேட் அதன் உயிரிச்சிதைவுத்தன்மை, உயிரி இணக்கத்தன்மை, குறைந்த விலை, நல்ல படலம் உருவாக்கும் பண்புகள் மற்றும் நச்சுத்தன்மையற்ற தன்மை ஆகியவற்றின் காரணமாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. இருப்பினும், அல்கினேட் சங்கிலியில் உள்ள அதிக எண்ணிக்கையிலான தனித்த ஹைட்ராக்சில் (OH) மற்றும் கார்பாக்சிலேட் (COO) குழுக்கள், அல்கினேட்டை அதிக நீர்நாட்டமுள்ளதாக ஆக்குகின்றன. ஆயினும், அல்கினேட் அதன் உடையக்கூடிய தன்மை மற்றும் விறைப்புத்தன்மை காரணமாக மோசமான இயந்திரவியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, நீர் உணர்திறன் மற்றும் இயந்திர பண்புகளை மேம்படுத்த அல்கினேட்டை மற்ற செயற்கை பொருட்களுடன் இணைக்கலாம்30,31.
புதிய மின்முனைப் பொருட்களை வடிவமைப்பதற்கு முன்பு, புதிய பொருட்களின் உற்பத்தி சாத்தியக்கூறுகளை மதிப்பிடுவதற்கு DFT கணக்கீடுகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. கூடுதலாக, விஞ்ஞானிகள் சோதனை முடிவுகளை உறுதிப்படுத்தவும் கணிக்கவும், நேரத்தைச் சேமிக்கவும், இரசாயனக் கழிவுகளைக் குறைக்கவும், மற்றும் இடைவினை நடத்தையைக் கணிக்கவும் மூலக்கூறு மாதிரியாக்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றனர்³². மூலக்கூறு மாதிரியாக்கம், பொருள் அறிவியல், நானோபொருட்கள், கணக்கீட்டு வேதியியல் மற்றும் மருந்து கண்டுபிடிப்பு³³⁴ உள்ளிட்ட பல துறைகளில் அறிவியலின் ஒரு சக்திவாய்ந்த மற்றும் முக்கியமான கிளையாக மாறியுள்ளது. மாதிரியாக்க நிரல்களைப் பயன்படுத்தி, விஞ்ஞானிகள் ஆற்றல் (உருவாக்க வெப்பம், அயனியாக்க ஆற்றல், கிளர்வு ஆற்றல் போன்றவை) மற்றும் வடிவியல் (பிணைப்புக் கோணங்கள், பிணைப்பு நீளங்கள் மற்றும் முறுக்குக் கோணங்கள்)³⁵ உள்ளிட்ட மூலக்கூறு தரவுகளை நேரடியாகப் பெற முடியும். கூடுதலாக, மின்னணுப் பண்புகள் (மின்னூட்டம், HOMO மற்றும் LUMO பட்டை இடைவெளி ஆற்றல், எலக்ட்ரான் நாட்டம்), நிறமாலைப் பண்புகள் (FTIR நிறமாலை போன்ற சிறப்பியல்பு அதிர்வு முறைகள் மற்றும் செறிவுகள்), மற்றும் மொத்தப் பண்புகள் (கனஅளவு, பரவல், பாகுத்தன்மை, மட்டு போன்றவை)³⁶ ஆகியவற்றைக் கணக்கிட முடியும்.
LiNiPO4 அதன் உயர் ஆற்றல் அடர்த்தி (சுமார் 5.1 V செயல்பாட்டு மின்னழுத்தம்) காரணமாக, லித்தியம்-அயன் மின்கல நேர்மின்முனைப் பொருட்களுடன் போட்டியிடுவதில் சாத்தியமான நன்மைகளைக் காட்டுகிறது. உயர்-மின்னழுத்தப் பகுதியில் LiNiPO4-இன் நன்மையை முழுமையாகப் பயன்படுத்த, செயல்பாட்டு மின்னழுத்தத்தைக் குறைக்க வேண்டும், ஏனெனில் தற்போது உருவாக்கப்பட்ட உயர்-மின்னழுத்த மின்பகுளியானது 4.8 V-க்குக் குறைவான மின்னழுத்தங்களில் மட்டுமே ஒப்பீட்டளவில் நிலையானதாக இருக்க முடியும். ஜாங் மற்றும் குழுவினர், LiNiPO4-இன் Ni தளத்தில் அனைத்து 3d, 4d, மற்றும் 5d இடைநிலை உலோகங்களின் கலப்படம் குறித்து ஆய்வு செய்து, சிறந்த மின்வேதியியல் செயல்திறன் கொண்ட கலப்படம் செய்யும் முறைகளைத் தேர்ந்தெடுத்து, அதன் மின்வேதியியல் செயல்திறனின் ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் LiNiPO4-இன் செயல்பாட்டு மின்னழுத்தத்தைச் சரிசெய்தனர். அவர்கள் பெற்ற மிகக் குறைந்த செயல்பாட்டு மின்னழுத்தங்கள், Ti, Nb, மற்றும் Ta-கலப்படம் செய்யப்பட்ட LiNiPO4-க்கு முறையே 4.21, 3.76, மற்றும் 3.5037 ஆகும்.
எனவே, மீள் மின்னூட்டம் செய்யக்கூடிய அயனி-அயனி மின்கலங்களில் அதன் பயன்பாட்டிற்காக, குவாண்டம் இயந்திரவியல் கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி, PVA/NaAlg அமைப்பின் மின்னணுப் பண்புகள், QSAR விவரிப்பிகள் மற்றும் வெப்பப் பண்புகள் மீது, நெகிழியாக்கியான கிளிசரால் ஏற்படுத்தும் விளைவை கோட்பாட்டு ரீதியாக ஆராய்வதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாகும். PVA/NaAlg மாதிரிக்கும் கிளிசரால்லுக்கும் இடையேயான மூலக்கூறு இடைவினைகள், பேடரின் மூலக்கூறுகளுக்கான குவாண்டம் அணுக் கோட்பாட்டை (QTAIM) பயன்படுத்தி பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன.
PVA, NaAlg மற்றும் பின்னர் கிளிசரால் ஆகியவற்றுடன் கொள்ளும் இடைவினையைக் குறிக்கும் ஒரு மூலக்கூறு மாதிரி, DFT-ஐப் பயன்படுத்தி உகந்ததாக்கப்பட்டது. இந்த மாதிரி, எகிப்தின் கெய்ரோவில் உள்ள தேசிய ஆராய்ச்சி மையத்தின் நிறமாலையியல் துறையில், Gaussian 0938 மென்பொருளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டது. இந்த மாதிரிகள் B3LYP/6-311G(d, p) மட்டத்தில் DFT-ஐப் பயன்படுத்தி உகந்ததாக்கப்பட்டன39,40,41,42. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகளுக்கு இடையிலான இடைவினையைச் சரிபார்க்க, அதே கோட்பாட்டு மட்டத்தில் நிகழ்த்தப்பட்ட அதிர்வெண் ஆய்வுகள், உகந்ததாக்கப்பட்ட வடிவவியலின் நிலைத்தன்மையை நிரூபிக்கின்றன. மதிப்பிடப்பட்ட அனைத்து அதிர்வெண்களிலும் எதிர்மறை அதிர்வெண்கள் இல்லாதது, நிலை ஆற்றல் பரப்பில் உள்ள உண்மையான நேர்மறை சிறுமங்களில் ஊகிக்கப்பட்ட கட்டமைப்பை எடுத்துக்காட்டுகிறது. TDM, HOMO/LUMO பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் மற்றும் MESP போன்ற இயற்பியல் அளவுருக்கள் அதே குவாண்டம் இயக்கவியல் கோட்பாட்டு மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டன. மேலும், இறுதி உருவாக்க வெப்பம், கட்டற்ற ஆற்றல், என்ட்ரோபி, என்டால்பி மற்றும் வெப்பக் கொள்ளளவு போன்ற சில வெப்ப அளவுருக்கள் அட்டவணை 1-இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ள சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டன. ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளின் மேற்பரப்பில் நிகழும் இடைவினைகளை அடையாளம் காண்பதற்காக, ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகள் மூலக்கூறுகளில் உள்ள அணுக்களின் குவாண்டம் கோட்பாடு (QTAIM) பகுப்பாய்வுக்கு உட்படுத்தப்பட்டன. இந்தக் கணக்கீடுகள் Gaussian 09 மென்பொருள் குறியீட்டில் உள்ள “output=wfn” கட்டளையைப் பயன்படுத்திச் செய்யப்பட்டன, பின்னர் Avogadro மென்பொருள் குறியீடு43-ஐப் பயன்படுத்தி காட்சிப்படுத்தப்பட்டன.
இதில் E என்பது அக ஆற்றல், P என்பது அழுத்தம், V என்பது கன அளவு, Q என்பது அமைப்புக்கும் அதன் சூழலுக்கும் இடையேயான வெப்பப் பரிமாற்றம், T என்பது வெப்பநிலை, ΔH என்பது என்டால்பி மாற்றம், ΔG என்பது கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம், ΔS என்பது என்ட்ரோபி மாற்றம், a மற்றும் b ஆகியவை அதிர்வு அளவுருக்கள், q என்பது அணு மின்னூட்டம், மற்றும் C என்பது அணு எலக்ட்ரான் அடர்த்தி44,45 ஆகும். இறுதியாக, எகிப்தின் கெய்ரோவில் உள்ள தேசிய ஆராய்ச்சி மையத்தின் நிறமாலையியல் துறையில், SCIGRESS மென்பொருள் குறியீட்டை46 பயன்படுத்தி, அதே கட்டமைப்புகள் உகந்ததாக்கப்பட்டு, QSAR அளவுருக்கள் PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டன.
எங்களின் முந்தைய ஆய்வில்⁴⁷, கிளிசரால் ஒரு பிளாஸ்டிசைசராகச் செயல்பட, மூன்று PVA அலகுகள் இரண்டு NaAlg அலகுகளுடன் இடைவினை புரிவதை விவரிக்கும் மிகவும் சாத்தியமான மாதிரியை நாங்கள் மதிப்பீடு செய்தோம். மேலே குறிப்பிட்டபடி, PVA மற்றும் NaAlg-இன் இடைவினைக்கு இரண்டு சாத்தியக்கூறுகள் உள்ளன. கார்பன் எண் 10-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட 3PVA-2Na Alg மற்றும் Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg எனப் பெயரிடப்பட்ட இந்த இரண்டு மாதிரிகளும், கருத்தில் கொள்ளப்பட்ட மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகச்சிறிய ஆற்றல் இடைவெளி மதிப்பைக்⁴⁸ கொண்டுள்ளன. எனவே, PVA/Na Alg கலவைப் பாலிமரின் மிகவும் சாத்தியமான மாதிரியின் மீது கிளிசரால் சேர்ப்பதன் விளைவு, பிந்தைய இரண்டு கட்டமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது: 3PVA-(C10)2Na Alg (எளிமைக்காக 3PVA-2Na Alg எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது) மற்றும் Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. ஆய்வுகளின்படி, PVA, NaAlg மற்றும் கிளிசரால் ஆகியவை ஹைட்ராக்சில் செயல்பாட்டுக் குழுக்களுக்கு இடையில் பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளை மட்டுமே உருவாக்க முடியும். PVA டிரைமர் மற்றும் NaAlg மற்றும் கிளிசரால் டைமர் ஆகிய இரண்டிலும் பல OH குழுக்கள் இருப்பதால், அந்த OH குழுக்களில் ஒன்றின் மூலம் தொடர்பை ஏற்படுத்த முடியும். படம் 1, மாதிரி கிளிசரால் மூலக்கூறுக்கும் மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-2Na Alg-க்கும் இடையேயான இடைவினையைக் காட்டுகிறது, மேலும் படம் 2, மாதிரி மூலக்கூறு Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg-க்கும் வெவ்வேறு செறிவுகளில் உள்ள கிளிசரால்-க்கும் இடையேயான இடைவினையின் கட்டமைக்கப்பட்ட மாதிரியைக் காட்டுகிறது.
உகந்த கட்டமைப்புகள்: (a) Gly மற்றும் 3PVA − 2Na Alg ஆகியவை (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5 Gly உடன் இடைவினை புரிகின்றன.
(a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, மற்றும் (f) 6 Gly ஆகியவற்றுடன் இடைவினைபுரியும் Term 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg-இன் உகந்த கட்டமைப்புகள்.
எந்தவொரு மின்முனைப் பொருளின் வினைத்திறனை ஆய்வு செய்யும்போது, ​​எலக்ட்ரான் பட்டை இடைவெளி ஆற்றல் கருத்தில் கொள்ள வேண்டிய ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். ஏனெனில், ஒரு பொருள் வெளிப்புற மாற்றங்களுக்கு உட்படுத்தப்படும்போது எலக்ட்ரான்களின் நடத்தையை இது விவரிக்கிறது. எனவே, ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும் HOMO/LUMO-வின் எலக்ட்ரான் பட்டை இடைவெளி ஆற்றல்களை மதிப்பிடுவது அவசியமாகும். கிளிசரால் சேர்க்கப்பட்டதன் காரணமாக 3PVA-(C10)2Na Alg மற்றும் Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg ஆகியவற்றின் HOMO/LUMO ஆற்றல்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களை அட்டவணை 2 காட்டுகிறது. குறிப்பு 47-இன் படி, 3PVA-(C10)2Na Alg-இன் Eg மதிப்பு 0.2908 eV ஆகும், அதேசமயம் இரண்டாவது இடைவினையின் நிகழ்தகவைப் பிரதிபலிக்கும் கட்டமைப்பின் (அதாவது, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) Eg மதிப்பு 0.5706 eV ஆகும்.
இருப்பினும், கிளிசரால் சேர்ப்பதால் 3PVA-(C10)2Na Alg-இன் Eg மதிப்பில் ஒரு சிறிய மாற்றம் ஏற்படுவது கண்டறியப்பட்டது. 3PVA-(C10)2NaAlg ஆனது 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் வினைபுரிந்தபோது, ​​அதன் Eg மதிப்புகள் முறையே 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 மற்றும் 0.281 eV ஆக மாறின. இருப்பினும், 3 கிளிசரால் அலகுகளைச் சேர்த்த பிறகு, Eg மதிப்பானது 3PVA-(C10)2Na Alg-இன் மதிப்பை விடச் சிறியதாக மாறியது என்ற ஒரு மதிப்புமிக்கப் புரிதல் உள்ளது. 3PVA-(C10)2Na Alg-க்கும் ஐந்து கிளிசரால் அலகுகளுக்குமான வினையைக் குறிக்கும் மாதிரியே மிகவும் நிகழ்தகவுள்ள வினை மாதிரியாகும். இதன் பொருள், கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும்போது, ​​வினைபுரிவதற்கான நிகழ்தகவும் அதிகரிக்கிறது என்பதாகும்.
இதற்கிடையில், இடைவினையின் இரண்டாவது நிகழ்தகவிற்காக, 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, 1.347, 0.976, 0.607, 0.348 மற்றும் 0.496 eV ஆகின்றன. அட்டவணை 2 அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்குமான கணக்கிடப்பட்ட HOMO/LUMO பட்டை இடைவெளி ஆற்றல்களைக் காட்டுகிறது. மேலும், முதல் குழுவின் இடைவினை நிகழ்தகவுகளின் அதே நடத்தை இங்கும் மீண்டும் காணப்படுகிறது.
திண்ம நிலை இயற்பியலில் உள்ள பட்டை கோட்பாட்டின்படி, ஒரு மின்முனைப் பொருளின் பட்டை இடைவெளி குறையும்போது, ​​அப்பொருளின் மின்னணு கடத்துத்திறன் அதிகரிக்கிறது. சோடியம்-அயன் எதிர்மின்முனைப் பொருட்களின் பட்டை இடைவெளியைக் குறைக்க, கலப்புச் சேர்ப்பு ஒரு பொதுவான முறையாகும். ஜியாங் மற்றும் அவரது குழுவினர், β-NaMnO2 அடுக்குப் பொருட்களின் மின்னணு கடத்துத்திறனை மேம்படுத்த தாமிரக் கலப்புச் சேர்ப்பைப் பயன்படுத்தினர். DFT கணக்கீடுகளைப் பயன்படுத்தி, கலப்புச் சேர்ப்பானது அப்பொருளின் பட்டை இடைவெளியை 0.7 eV-இலிருந்து 0.3 eV-ஆகக் குறைத்ததை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். இது, தாமிரக் கலப்புச் சேர்ப்பானது β-NaMnO2 பொருளின் மின்னணு கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.
MESP என்பது மூலக்கூறு மின்னூட்டப் பரவலுக்கும் ஒரு ஒற்றை நேர்மின்னூட்டத்திற்கும் இடையேயான இடைவினை ஆற்றலாக வரையறுக்கப்படுகிறது. வேதியியல் பண்புகளையும் வினைத்திறனையும் புரிந்துகொள்வதற்கும் விளக்குவதற்கும் MESP ஒரு பயனுள்ள கருவியாகக் கருதப்படுகிறது. பாலிமர் பொருட்களுக்கு இடையேயான இடைவினைகளின் வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்ள MESP-ஐப் பயன்படுத்தலாம். MESP, ஆய்வுக்குட்பட்ட சேர்மத்திற்குள் உள்ள மின்னூட்டப் பரவலை விவரிக்கிறது. மேலும், ஆய்வுக்குட்பட்ட பொருட்களில் உள்ள வினைபுரியும் தளங்களைப் பற்றிய தகவல்களையும் MESP வழங்குகிறது³². படம் 3 ஆனது 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 ஆகியவை (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5 Gly உடன் இடைவினை புரியும்போது, ​​B3LYP/6-311 g(d, p) கொண்டு கணக்கிடப்பட்ட MESP சமவுயரக்கோடுகள்.
இதற்கிடையில், படம் 4 ஆனது Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg, 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 ஆகியவற்றிற்கான MESP-இன் கணக்கிடப்பட்ட முடிவுகளை முறையே காட்டுகிறது. கணக்கிடப்பட்ட MESP ஒரு சமநிலைக்கோட்டுப் பண்பாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது. சமநிலைக்கோடுகள் வெவ்வேறு வண்ணங்களால் குறிப்பிடப்படுகின்றன. ஒவ்வொரு வண்ணமும் ஒரு வெவ்வேறு எலக்ட்ரான் கவர் மதிப்புக்குறியைக் குறிக்கிறது. சிவப்பு நிறம் அதிக எலக்ட்ரான் கவர் அல்லது வினைத்திறன் மிக்க தளங்களைக் குறிக்கிறது. இதற்கிடையில், மஞ்சள் நிறம் கட்டமைப்பில் உள்ள 49, 50, 51 ஆகிய நடுநிலை தளங்களைக் குறிக்கிறது. ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரிகளைச் சுற்றியுள்ள சிவப்பு நிறத்தின் அதிகரிப்புடன் 3PVA-(C10)2Na Alg-இன் வினைத்திறன் அதிகரித்தது என்பதை MESP முடிவுகள் காட்டின. இதற்கிடையில், வெவ்வேறு கிளிசரால் உள்ளடக்கத்துடனான இடைவினையின் காரணமாக, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg மாதிரி மூலக்கூறின் MESP வரைபடத்தில் சிவப்பு நிறத்தின் செறிவு குறைகிறது. முன்மொழியப்பட்ட கட்டமைப்பைச் சுற்றியுள்ள சிவப்பு நிறப் பரவலின் மாற்றம் வினைத்திறனைப் பிரதிபலிக்கிறது, அதே நேரத்தில் செறிவில் ஏற்படும் அதிகரிப்பு, கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரிப்பதன் காரணமாக 3PVA-(C10)2Na Alg மாதிரி மூலக்கூறின் எதிர்மின் தன்மை அதிகரிப்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது.
(a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, மற்றும் (f) 6 Gly உடன் இடைவினைபுரியும் 1Na Alg-3PVA-Mid-இன் B3LYP/6-311 g(d, p) கணக்கிடப்பட்ட MESP உறுப்பு.
முன்மொழியப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளும், 200 K முதல் 500 K வரையிலான வரம்பில் உள்ள வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில், என்டால்பி, என்ட்ரோபி, வெப்பக் கொள்ளளவு, கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் உருவாக்க வெப்பம் போன்ற அவற்றின் வெப்ப அளவுருக்களைக் கொண்டுள்ளன. இயற்பியல் அமைப்புகளின் நடத்தையை விவரிக்க, அவற்றின் மின்னணு நடத்தையைப் படிப்பதுடன், அவற்றுக்கிடையேயான இடைவினையின் காரணமாக, வெப்பநிலையைப் பொறுத்து அவற்றின் வெப்ப நடத்தையையும் படிப்பது அவசியமாகும். இதை அட்டவணை 1-இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ள சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம். இந்த வெப்ப அளவுருக்களின் ஆய்வு, வெவ்வேறு வெப்பநிலைகளில் அத்தகைய இயற்பியல் அமைப்புகளின் பதிலளிப்புத்தன்மை மற்றும் நிலைத்தன்மைக்கான ஒரு முக்கியக் குறியீடாகக் கருதப்படுகிறது.
PVA டிரைமரின் என்டால்பியைப் பொறுத்தவரை, அது முதலில் NaAlg டைமருடன் வினைபுரிகிறது, பின்னர் கார்பன் அணு #10 உடன் இணைக்கப்பட்ட OH குழு வழியாகவும், இறுதியாக கிளிசரால் உடனும் வினைபுரிகிறது. என்டால்பி என்பது ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பில் உள்ள ஆற்றலின் அளவீடு ஆகும். என்டால்பி என்பது ஒரு அமைப்பில் உள்ள மொத்த வெப்பத்திற்குச் சமம், இது அமைப்பின் அக ஆற்றல் மற்றும் அதன் கன அளவு மற்றும் அழுத்தத்தின் பெருக்கற்பலனைக் கூட்டுவதற்குச் சமமாகும். வேறுவிதமாகக் கூறினால், ஒரு பொருளுக்கு எவ்வளவு வெப்பமும் வேலையும் சேர்க்கப்படுகிறது அல்லது அதிலிருந்து அகற்றப்படுகிறது என்பதை என்டால்பி காட்டுகிறது⁵².
படம் 5, 3PVA-(C10)2Na Alg வெவ்வேறு கிளிசரால் செறிவுகளுடன் வினைபுரியும்போது ஏற்படும் என்தால்பி 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. வெப்பநிலை மற்றும் கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரிக்கும்போது என்தால்பி அதிகரிக்கிறது என்பதை படம் 5a காட்டுகிறது. 200 K வெப்பநிலையில் 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (அதாவது, A5) ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பின் என்தால்பி 27.966 cal/mol ஆகும், அதே சமயம் 200 K வெப்பநிலையில் 3PVA- 2NaAlg ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பின் என்தால்பி 13.490 cal/mol ஆகும். இறுதியாக, என்தால்பி நேர்மறையாக இருப்பதால், இந்த வினை வெப்பம் உறிஞ்சும் வினையாகும்.
என்ட்ரோபி என்பது ஒரு மூடிய வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பில் கிடைக்காத ஆற்றலின் அளவீடாக வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் இது பெரும்பாலும் அமைப்பின் ஒழுங்கின்மையின் அளவீடாகக் கருதப்படுகிறது. படம் 5b, 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் என்ட்ரோபியில் வெப்பநிலையுடன் ஏற்படும் மாற்றத்தையும், அது வெவ்வேறு கிளிசரால் அலகுகளுடன் எவ்வாறு தொடர்பு கொள்கிறது என்பதையும் காட்டுகிறது. வெப்பநிலை 200 K-இலிருந்து 500 K-ஆக அதிகரிக்கும்போது என்ட்ரோபி நேரியல் முறையில் மாறுகிறது என்பதை வரைபடம் காட்டுகிறது. 3PVA-(C10)2NaAlg மாதிரியானது குறைவான படிகக்கூடு ஒழுங்கின்மையைக் கொண்டிருப்பதால், அதன் என்ட்ரோபி 200 K-இல் 200 cal/K/mol-ஐ நோக்கிச் செல்கிறது என்பதை படம் 5b தெளிவாகக் காட்டுகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​3PVA-(C10)2NaAlg மாதிரியானது ஒழுங்கற்றதாக மாறுகிறது, இது வெப்பநிலை அதிகரிப்புடன் என்ட்ரோபி அதிகரிப்பதை விளக்குகிறது. மேலும், 3PVA-C102NaAlg-5Gly-இன் அமைப்பு மிக உயர்ந்த என்ட்ரோபி மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பது தெளிவாகிறது.
வெப்பநிலையுடன் வெப்ப ஏற்புத்திறனில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் காட்டும் படம் 5c-இலும் இதே போன்ற நடத்தை காணப்படுகிறது. வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு பொருளின் வெப்பநிலையை 1 °C47 ஆல் மாற்றுவதற்குத் தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவாகும். படம் 5c, 1, 2, 3, 4, மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடனான இடைவினைகளால் மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் வெப்ப ஏற்புத்திறனில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் காட்டுகிறது. மாதிரி 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் வெப்ப ஏற்புத்திறன் வெப்பநிலையுடன் நேரியல் முறையில் அதிகரிக்கிறது என்பதை இப்படம் காட்டுகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது வெப்ப ஏற்புத்திறனில் காணப்படும் இந்த அதிகரிப்பு, ஃபோனான் வெப்ப அதிர்வுகளால் ஏற்படுகிறது. மேலும், கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது மாதிரி 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் வெப்ப ஏற்புத்திறனை அதிகரிக்க வழிவகுக்கிறது என்பதற்கு ஆதாரம் உள்ளது. அதுமட்டுமின்றி, மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly மிக உயர்ந்த வெப்ப ஏற்புத்திறன் மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதை இந்த அமைப்பு காட்டுகிறது.
ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளுக்கு கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் இறுதி உருவாக்க வெப்பம் போன்ற பிற அளவுருக்கள் கணக்கிடப்பட்டு, அவை முறையே படம் 5d மற்றும் e-இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. இறுதி உருவாக்க வெப்பம் என்பது, ஒரு தூயப் பொருள் அதன் கூறுகளிலிருந்து மாறா அழுத்தத்தின் கீழ் உருவாகும்போது வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பமாகும். கட்டற்ற ஆற்றலை, ஆற்றலைப் போன்ற ஒரு பண்பாக வரையறுக்கலாம், அதாவது, அதன் மதிப்பு ஒவ்வொரு வெப்ப இயக்கவியல் நிலையிலும் உள்ள பொருளின் அளவைப் பொறுத்தது. 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly-இன் கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் உருவாக்க வெப்பம் முறையே -1318.338 மற்றும் -1628.154 kcal/mol என மிகக் குறைவாக இருந்தன. இதற்கு மாறாக, மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​3PVA-(C10)2NaAlg-ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பானது முறையே -690.340 மற்றும் -830.673 kcal/mol என மிக உயர்ந்த கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் உருவாக்க வெப்ப மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. படம் 5-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கிளிசரால் உடனான இடைவினையின் காரணமாக பல்வேறு வெப்பப் பண்புகள் மாற்றப்படுகின்றன. கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் எதிர்மறையாக இருப்பது, முன்மொழியப்பட்ட கட்டமைப்பு 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, இதில் (a) என்பது என்டால்பி, (b) என்பது என்ட்ரோபி, (c) என்பது வெப்பக் கொள்ளளவு, (d) என்பது கட்டற்ற ஆற்றல், மற்றும் (e) என்பது உருவாதல் வெப்பம் ஆகும்.
மறுபுறம், PVA டிரைமர் மற்றும் டைமெரிக் NaAlg இடையேயான இரண்டாவது இடைவினை முறையானது, PVA டிரைமர் கட்டமைப்பில் உள்ள முனைய மற்றும் நடு OH குழுக்களில் நிகழ்கிறது. முதல் குழுவைப் போலவே, வெப்ப அளவுருக்கள் அதே கோட்பாட்டு மட்டத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்பட்டன. படம் 6a-e, என்தால்பி, என்ட்ரோபி, வெப்ப ஏற்புத்திறன், கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் இறுதியாக, உருவாதல் வெப்பம் ஆகியவற்றின் மாறுபாடுகளைக் காட்டுகிறது. படம் 6a-c, 1, 2, 3, 4, 5 மற்றும் 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் இடைவினை புரியும்போது, ​​Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg-இன் என்தால்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்ப ஏற்புத்திறன் ஆகியவை முதல் குழுவைப் போன்றே செயல்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன. மேலும், வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அவற்றின் மதிப்புகள் படிப்படியாக அதிகரிக்கின்றன. கூடுதலாக, முன்மொழியப்பட்ட Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg மாதிரியில், கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரித்தவுடன் என்தால்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்ப ஏற்புத்திறன் மதிப்புகள் அதிகரித்தன. B0, B1, B2, B3, B4, B5 மற்றும் B6 ஆகிய சுருக்கங்கள் 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 அதிகரிக்கும்போது, ​​என்டால்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்ப ஏற்புத்திறன் ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் அதிகரிக்கின்றன என்பது தெளிவாகிறது.
PM6, தூய Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (மாடல் B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (மாடல் B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (மாடல் B2), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (மாடல் B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (மாடல் B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (மாடல் B5), மற்றும் Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (மாடல் B6) ஆகியவற்றின் வெப்ப அளவுருக்களைக் கணக்கிட்டது. அவற்றுள் (a) என்டால்பி, (b) என்ட்ரோபி, (c) வெப்பக் கொள்ளளவு, (d) கட்டற்ற ஆற்றல், மற்றும் (e) உருவாதல் வெப்பம் ஆகியவை அடங்கும்.
மேலும், மற்ற கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly-ஐக் குறிக்கும் கட்டமைப்பானது என்டால்பி, என்ட்ரோபி மற்றும் வெப்பக் கொள்ளளவு ஆகியவற்றின் மிக உயர்ந்த மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றுள், அவற்றின் மதிப்புகள் Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg-இல் 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K மற்றும் 131.323 kcal/mol ஆக இருந்து, Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly-இல் முறையே 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K மற்றும் 275.923 kcal/mol ஆக அதிகரித்துள்ளன.
இருப்பினும், படங்கள் 6d மற்றும் e ஆகியவை கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் இறுதி உருவாக்க வெப்பத்தின் (HF) வெப்பநிலைச் சார்பைக் காட்டுகின்றன. HF என்பது, ஒரு பொருளின் ஒரு மோல் அதன் தனிமங்களிலிருந்து இயற்கையான மற்றும் நிலையான சூழ்நிலைகளில் உருவாகும்போது ஏற்படும் என்தால்பி மாற்றம் என வரையறுக்கப்படுகிறது. ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளின் கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் இறுதி உருவாக்க வெப்பம் ஆகியவை வெப்பநிலையைச் சார்ந்து நேரியல் சார்பைக் காட்டுகின்றன, அதாவது, வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது அவை படிப்படியாகவும் நேரியலாகவும் அதிகரிக்கின்றன என்பது படத்திலிருந்து தெளிவாகிறது. மேலும், Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly கட்டமைப்பானது மிகக் குறைந்த கட்டற்ற ஆற்றலையும் மிகக் குறைந்த HF-ஐயும் கொண்டுள்ளது என்பதையும் படம் உறுதிப்படுத்தியது. Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly-இல் இந்த இரண்டு அளவுருக்களும் -758.337 முதல் -899.741 K cal/mol வரை குறைந்து, -1,476.591 மற்றும் -1,828.523 K cal/mol ஆக மாறின. கிளிசரால் அலகுகளின் அதிகரிப்புடன் HF குறைகிறது என்பது முடிவுகளிலிருந்து தெளிவாகிறது. இதன் பொருள், வினைக்குழுக்கள் அதிகரிப்பதால், வினைத்திறனும் அதிகரிக்கிறது, எனவே வினையை நிகழ்த்துவதற்கு குறைந்த ஆற்றலே தேவைப்படுகிறது. அதன் உயர் வினைத்திறன் காரணமாக, நெகிழ்வுத்தன்மையூட்டப்பட்ட PVA/NaAlg-ஐ மின்கலங்களில் பயன்படுத்தலாம் 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 வெளிப்புறக் காற்றின் வெப்பநிலை பூஜ்ஜிய டிகிரி செல்சியஸுக்கும் மிகக் குறைவாக இருக்கும். லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களின் ஆயுட்காலம் மற்றும் செயல்திறன் குறைந்த வெப்பநிலையால் பாதிக்கப்படலாம், குறிப்பாக செருகு கலப்பின மின்சார வாகனங்கள், தூய மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் கலப்பின மின்சார வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படும் மின்கலங்கள் பாதிக்கப்படலாம். விண்வெளிப் பயணம் என்பது லித்தியம்-அயன் மின்கலங்கள் தேவைப்படும் மற்றொரு குளிர் சூழலாகும். உதாரணமாக, செவ்வாய் கிரகத்தில் வெப்பநிலை -120 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குறையக்கூடும், இது விண்வெளிக் கலங்களில் லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களைப் பயன்படுத்துவதற்கு ஒரு குறிப்பிடத்தக்க தடையாக அமைகிறது. குறைந்த இயக்க வெப்பநிலை, லித்தியம்-அயன் மின்கலங்களின் மின்னூட்டப் பரிமாற்ற விகிதம் மற்றும் வேதியியல் வினைச் செயல்பாட்டில் குறைவை ஏற்படுத்தக்கூடும், இதன் விளைவாக மின்முனைக்குள் லித்தியம் அயனிகளின் பரவல் விகிதம் மற்றும் மின்பகுளியில் அயனிக் கடத்துத்திறன் குறைகிறது. இந்தச் சிதைவு, ஆற்றல் திறன் மற்றும் சக்தியைக் குறைக்கிறது, சில சமயங்களில் செயல்திறனையும் குறைக்கிறது.
உயர் வெப்பநிலை விளைவானது, உயர் மற்றும் குறைந்த வெப்பநிலைச் சூழல்கள் உட்பட, பரந்த அளவிலான பயன்பாட்டுச் சூழல்களில் ஏற்படுகிறது. அதேசமயம், குறைந்த வெப்பநிலை விளைவானது முக்கியமாகக் குறைந்த வெப்பநிலை பயன்பாட்டுச் சூழல்களுக்கு மட்டுமே வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது. குறைந்த வெப்பநிலை விளைவானது முதன்மையாகச் சுற்றுப்புற வெப்பநிலையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, அதேசமயம் உயர் வெப்பநிலை விளைவானது, பொதுவாகச் செயல்பாட்டின் போது லித்தியம்-அயன் மின்கலத்தின் உள்ளே நிலவும் உயர் வெப்பநிலைகளால் ஏற்படுகிறது என்று மிகவும் துல்லியமாகக் கூறப்படுகிறது.
லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள் அதிக மின்னோட்ட நிலைகளில் (வேகமான மின்னேற்றம் மற்றும் வேகமான மின்னிறக்கம் உட்பட) வெப்பத்தை உருவாக்குகின்றன, இது உள் வெப்பநிலை உயரக் காரணமாகிறது. அதிக வெப்பநிலைக்கு உட்படுவது, கொள்ளளவு மற்றும் ஆற்றல் இழப்பு உட்பட, பேட்டரியின் செயல்திறன் குறைவதற்கும் காரணமாகலாம். பொதுவாக, அதிக வெப்பநிலையில் லித்தியம் இழப்பு மற்றும் செயல்படு பொருட்களின் மீட்சி ஆகியவை கொள்ளளவு இழப்புக்கு வழிவகுக்கின்றன, மேலும் ஆற்றல் இழப்பானது உள் மின்தடை அதிகரிப்பால் ஏற்படுகிறது. வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை மீறினால், வெப்பத் தப்பித்தல் (thermal runaway) ஏற்படுகிறது, இது சில சமயங்களில் தன்னிச்சையான எரிதல் அல்லது வெடிப்புக்கு கூட வழிவகுக்கும்.
QSAR கணக்கீடுகள் என்பவை, சேர்மங்களின் உயிரியல் செயல்பாடு மற்றும் கட்டமைப்புப் பண்புகளுக்கு இடையேயான தொடர்புகளைக் கண்டறியப் பயன்படும் ஒரு கணக்கீட்டு அல்லது கணித மாதிரியாக்க முறையாகும். வடிவமைக்கப்பட்ட அனைத்து மூலக்கூறுகளும் உகந்ததாக்கப்பட்டு, சில QSAR பண்புகள் PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டன. கணக்கிடப்பட்ட சில QSAR விவரிப்பான்கள் அட்டவணை 3-இல் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன. மின்னூட்டம், TDM, மொத்த ஆற்றல் (E), அயனியாக்கும் மின்னழுத்தம் (IP), Log P, மற்றும் முனைவாக்கத்திறன் ஆகியவை அத்தகைய விவரிப்பான்களுக்கான எடுத்துக்காட்டுகளாகும் (IP மற்றும் Log P-ஐக் கண்டறிவதற்கான சூத்திரங்களுக்கு அட்டவணை 1-ஐப் பார்க்கவும்).
கணக்கீட்டு முடிவுகளின்படி, ஆய்வு செய்யப்பட்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளும் அடிப்படை நிலையில் இருப்பதால், அவற்றின் மொத்த மின்னூட்டம் பூஜ்ஜியமாக உள்ளது. முதல் இடைவினை நிகழ்தகவின்படி, கிளிசரால் உடனான TDM மதிப்பு 2.788 டெபை ஆகவும், 3PVA-(C10) 2Na Alg உடனான TDM மதிப்பு 6.840 டெபை ஆகவும் இருந்தது. அதேசமயம், 3PVA-(C10) 2Na Alg ஆனது முறையே 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 அலகுகள் கிளிசரால் உடன் இடைவினை புரிந்தபோது, ​​TDM மதிப்புகள் 17.990 டெபை, 8.848 டெபை, 5.874 டெபை, 7.568 டெபை மற்றும் 12.779 டெபை ஆக அதிகரித்தன. TDM மதிப்பு அதிகமாக இருந்தால், சுற்றுச்சூழலுடனான அதன் வினைத்திறனும் அதிகமாக இருக்கும்.
மொத்த ஆற்றலும் (E) கணக்கிடப்பட்டது, மேலும் கிளிசரால் மற்றும் 3PVA-(C10)2 NaAlg ஆகியவற்றின் E மதிப்புகள் முறையே -141.833 eV மற்றும் -200092.503 eV எனக் கண்டறியப்பட்டன. இதற்கிடையில், 3PVA-(C10)2 NaAlg-ஐப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் கட்டமைப்புகள் 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் வினைபுரியும்போது, ​​E மதிப்புகள் முறையே -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 மற்றும் -1548.031 eV ஆகின்றன. கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது மொத்த ஆற்றலைக் குறைத்து, அதன் விளைவாக வினைத்திறனை அதிகரிக்கிறது. மொத்த ஆற்றல் கணக்கீட்டின் அடிப்படையில், 3PVA-2Na Alg-5 Gly என்ற 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 கட்டமைப்புகளில் இரண்டு -COONa குழுக்கள் இருந்தாலும், அவை பல OH குழுக்களைக் கொண்டுள்ளன, இதன் பொருள் சுற்றுச்சூழலுடனான அவற்றின் வினைத்திறன் அதிகரித்துள்ளது.
மேலும், இந்த ஆய்வில் அனைத்து கட்டமைப்புகளின் அயனியாக்க ஆற்றல்களும் (IE) கருத்தில் கொள்ளப்படுகின்றன. அயனியாக்க ஆற்றல் என்பது ஆய்வு செய்யப்பட்ட மாதிரியின் வினைத்திறனை அளவிடுவதற்கான ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். ஒரு மூலக்கூறின் ஒரு புள்ளியிலிருந்து முடிவிலிக்கு ஒரு எலக்ட்ரானை நகர்த்தத் தேவைப்படும் ஆற்றல் அயனியாக்க ஆற்றல் எனப்படும். இது மூலக்கூறின் அயனியாக்கத்தின் அளவை (அதாவது வினைத்திறனை) குறிக்கிறது. அயனியாக்க ஆற்றல் அதிகமாக இருந்தால், வினைத்திறன் குறைவாக இருக்கும். 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடன் இடைவினை புரியும் 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் IE முடிவுகள் முறையே -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 மற்றும் -9.323 eV ஆக இருந்தன, அதேசமயம் கிளிசரால் மற்றும் 3PVA-(C10)2NaAlg-இன் IE-கள் முறையே -5.157 மற்றும் -9.341 eV ஆக இருந்தன. கிளிசரால் சேர்க்கப்பட்டதன் விளைவாக IP மதிப்பு குறைந்ததால், மூலக்கூறு வினைத்திறன் அதிகரித்தது. இது மின்வேதியியல் சாதனங்களில் PVA/NaAlg/கிளிசரால் மாதிரி மூலக்கூறின் பயன்பாட்டினை மேம்படுத்துகிறது.
அட்டவணை 3-இல் உள்ள ஐந்தாவது பண்புக்கூறானது Log P ஆகும். இது பகிர்வுக் குணகத்தின் மடக்கையாகும், மேலும் ஆய்வு செய்யப்படும் கட்டமைப்பானது நீர்விருப்பம் கொண்டதா அல்லது நீர்வெறுப்பு கொண்டதா என்பதை விவரிக்கப் பயன்படுகிறது. ஒரு எதிர்மறை Log P மதிப்பானது, ஒரு நீர்விருப்ப மூலக்கூறைக் குறிக்கிறது; அதாவது, அது நீரில் எளிதில் கரைகிறது மற்றும் கரிமக் கரைப்பான்களில் குறைவாகக் கரைகிறது. ஒரு நேர்மறை மதிப்பானது இதற்கு நேர்மாறான செயல்முறையைக் குறிக்கிறது.
பெறப்பட்ட முடிவுகளின் அடிப்படையில், அனைத்து கட்டமைப்புகளும் நீர்விருப்பம் கொண்டவை என 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, அதேசமயம் கிளிசரால்-இன் Log P மதிப்பு -1.081 மட்டுமே மற்றும் 3PVA-(C10)2Na Alg-இன் Log P மதிப்பு -3.100 மட்டுமே ஆகும். இதன் பொருள் என்னவென்றால், ஆய்வு செய்யப்படும் கட்டமைப்பில் நீர் மூலக்கூறுகள் உள்ளடக்கப்படும்போது, ​​அதன் பண்புகள் மாறும் என்பதாகும்.
இறுதியாக, அனைத்து கட்டமைப்புகளின் முனைவாக்கத்திறன்களும் ஒரு பகுதி-அனுபவ முறையைப் பயன்படுத்தி PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்படுகின்றன. பெரும்பாலான பொருட்களின் முனைவாக்கத்திறன் பல்வேறு காரணிகளைச் சார்ந்துள்ளது என்பது முன்னரே குறிப்பிடப்பட்டது. மிக முக்கியமான காரணி, ஆய்வுக்குட்பட்ட கட்டமைப்பின் கனஅளவு ஆகும். 3PVA மற்றும் 2NaAlg இடையே முதல் வகை இடைவினையைக் கொண்ட அனைத்து கட்டமைப்புகளுக்கும் (இந்த இடைவினை கார்பன் அணு எண் 10 வழியாக நிகழ்கிறது), கிளிசரால் சேர்ப்பதன் மூலம் முனைவாக்கத்திறன் மேம்படுத்தப்படுகிறது. 1, 2, 3, 4 மற்றும் 5 கிளிசரால் அலகுகளுடனான இடைவினைகள் காரணமாக முனைவாக்கத்திறன் 29.690 Å-லிருந்து 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 மற்றும் 54.638 Å ஆக அதிகரிக்கிறது. இவ்வாறு, மிக உயர்ந்த முனைவாக்கத்திறன் கொண்ட மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly என்றும், மிகக் குறைந்த முனைவாக்கத்திறன் கொண்ட மாதிரி மூலக்கூறு 3PVA-(C10)2NaAlg என்றும் கண்டறியப்பட்டது, இதன் மதிப்பு 29.690 Å ஆகும்.
QSAR விவரிப்பான்களின் மதிப்பீடு, முன்மொழியப்பட்ட முதல் இடைவினைக்கு 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly ஐப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் கட்டமைப்பே மிகவும் வினைத்திறன் வாய்ந்தது என்பதை வெளிப்படுத்தியது.
PVA டிரைமருக்கும் NaAlg டைமருக்கும் இடையிலான இரண்டாவது இடைவினைப் பயன்முறையைப் பொறுத்தவரை, அவற்றின் மின்னூட்டங்கள் முதல் இடைவினைக்காக முந்தைய பிரிவில் முன்மொழியப்பட்டதைப் போலவே உள்ளன என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அனைத்து கட்டமைப்புகளும் பூஜ்ஜிய மின்னணு மின்னூட்டத்தைக் கொண்டுள்ளன, அதாவது அவை அனைத்தும் அடிநிலையில் உள்ளன.
அட்டவணை 4-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ஆனது 1, 2, 3, 4, 5, மற்றும் 6 அலகுகள் கிளிசரால் உடன் வினைபுரிந்தபோது, ​​அதன் TDM மதிப்புகள் (PM6 மட்டத்தில் கணக்கிடப்பட்டவை) 11.581 டெபையிலிருந்து முறையே 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, மற்றும் 15.756 ஆக அதிகரித்தன. இருப்பினும், கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கை அதிகரிப்பதால் மொத்த ஆற்றல் குறைகிறது, மேலும் Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg ஒரு குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான கிளிசரால் அலகுகளுடன் (1 முதல் 6 வரை) இடைவினை புரியும்போது, ​​மொத்த ஆற்றல் முறையே − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, மற்றும் − 1637.432 eV ஆகும்.
இரண்டாவது இடைவினை நிகழ்தகவிற்காக, IP, Log P மற்றும் முனைவாக்கத்திறன் ஆகியவையும் PM6 கோட்பாட்டு மட்டத்தில் கணக்கிடப்படுகின்றன. எனவே, அவர்கள் மூலக்கூறு வினைத்திறனின் மூன்று மிகவும் சக்திவாய்ந்த விவரிப்பான்களைக் கருத்தில் கொண்டனர். 1, 2, 3, 4, 5 மற்றும் 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் இடைவினை புரியும் End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-ஐப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் கட்டமைப்புகளுக்கு, IP ஆனது −9.385 eV-இலிருந்து −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 மற்றும் −8.900 eV ஆக அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், கிளிசரால் மூலம் End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-இன் நெகிழ்வுத்தன்மை காரணமாக கணக்கிடப்பட்ட Log P மதிப்பு குறைவாக இருந்தது. கிளிசரால் உள்ளடக்கம் 1 முதல் 6 வரை அதிகரிக்கும்போது, ​​அதன் மதிப்புகள் -3.643 என்பதற்குப் பதிலாக -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 மற்றும் -10.53 ஆக மாறுகின்றன. இறுதியாக, கிளிசரால் உள்ளடக்கத்தை அதிகரிப்பது Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg-இன் முனைவுத்திறனை அதிகரிப்பதில் விளைகிறது என்பதை முனைவுத்திறன் தரவுகள் காட்டின. 6 கிளிசரால் அலகுகளுடன் இடைவினை புரிந்த பிறகு, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg என்ற மாதிரி மூலக்கூறின் முனைவுத்திறன் 31.703 Å-இலிருந்து 63.198 Å-ஆக அதிகரித்தது. அதிக எண்ணிக்கையிலான அணுக்கள் மற்றும் சிக்கலான அமைப்பு இருந்தபோதிலும், கிளிசரால் உள்ளடக்கம் அதிகரிப்பதன் மூலம் செயல்திறன் இன்னும் மேம்படுகிறது என்பதை உறுதிப்படுத்த, இரண்டாவது இடைவினை நிகழ்தகவில் கிளிசரால் அலகுகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது மேற்கொள்ளப்படுகிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. எனவே, தற்போதுள்ள PVA/Na Alg/கிளிசரின் மாதிரியானது லித்தியம்-அயன் மின்கலன்களுக்குப் பகுதியளவு மாற்றாக அமையக்கூடும் என்று கூறலாம், ஆனால் மேலும் ஆராய்ச்சியும் மேம்பாடும் தேவைப்படுகிறது.
ஒரு மேற்பரப்பின் மீது ஒரு உறிஞ்சியின் பிணைப்புத் திறனை வகைப்படுத்துவதற்கும், அமைப்புகளுக்கு இடையேயான தனித்துவமான இடைவினைகளை மதிப்பிடுவதற்கும், ஏதேனும் இரண்டு அணுக்களுக்கு இடையில் இருக்கும் பிணைப்பின் வகை, மூலக்கூறிடை மற்றும் மூலக்கூளக இடைவினைகளின் சிக்கலான தன்மை, மற்றும் மேற்பரப்பு மற்றும் உறிஞ்சியின் எலக்ட்ரான் அடர்த்திப் பரவல் ஆகியவற்றைப் பற்றிய அறிவு தேவைப்படுகிறது. QTAIM பகுப்பாய்வில் பிணைப்பு வலிமையை மதிப்பிடுவதற்கு, இடைவினை புரியும் அணுக்களுக்கு இடையேயான பிணைப்பு நெருக்கடிப் புள்ளியில் (BCP) உள்ள எலக்ட்ரான் அடர்த்தி மிகவும் முக்கியமானது. எலக்ட்ரான் மின்னூட்ட அடர்த்தி அதிகமாக இருந்தால், சகப்பிணைப்பு இடைவினை மிகவும் நிலையானதாக இருக்கும், மேலும் பொதுவாக, இந்த நெருக்கடிப் புள்ளிகளில் எலக்ட்ரான் அடர்த்தியும் அதிகமாக இருக்கும். மேலும், மொத்த எலக்ட்ரான் ஆற்றல் அடர்த்தி (H(r)) மற்றும் லாப்லேஸ் மின்னூட்ட அடர்த்தி (∇2ρ(r)) ஆகிய இரண்டும் 0-ஐ விடக் குறைவாக இருந்தால், இது சகப்பிணைப்பு (பொதுவான) இடைவினைகள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. மறுபுறம், ∇2ρ(r) மற்றும் H(r) ஆகியவை 0.54-ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​அது பலவீனமான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள், வான் டெர் வால்ஸ் விசைகள் மற்றும் நிலைமின்னியல் இடைவினைகள் போன்ற சகப்பிணைப்பற்ற (மூடிய கூடு) இடைவினைகள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. படம் 7 மற்றும் 8-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, QTAIM பகுப்பாய்வானது ஆய்வு செய்யப்பட்ட கட்டமைப்புகளில் உள்ள சகப்பிணைப்பற்ற இடைவினைகளின் தன்மையை வெளிப்படுத்தியது. இந்தப் பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில், 3PVA − 2Na Alg மற்றும் Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg ஆகியவற்றைக் குறிக்கும் மாதிரி மூலக்கூறுகள், வெவ்வேறு கிளைசின் அலகுகளுடன் இடைவினை புரியும் மூலக்கூறுகளை விட அதிக நிலைத்தன்மையைக் காட்டின. இதற்குக் காரணம், அல்ஜினேட் கட்டமைப்பில் அதிகமாகக் காணப்படும் நிலைமின்னியல் இடைவினைகள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் போன்ற பல சகப்பிணைப்பற்ற இடைவினைகள், கலவைகளை நிலைப்படுத்த அல்ஜினேட்டிற்கு உதவுகின்றன. மேலும், 3PVA − 2Na Alg மற்றும் Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg மாதிரி மூலக்கூறுகளுக்கும் கிளைசினுக்கும் இடையேயான சகப்பிணைப்பற்ற இடைவினைகளின் முக்கியத்துவத்தை எங்கள் முடிவுகள் நிரூபிக்கின்றன; இது, கலவைகளின் ஒட்டுமொத்த மின்னணுச் சூழலை மாற்றுவதில் கிளைசின் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
3PVA − 2NaAlg என்ற மாதிரி மூலக்கூறு, (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, மற்றும் (f) 5 Gly ஆகியவற்றுடன் இடைவினை புரிவதன் QTAIM பகுப்பாய்வு.