Details
| Title | Size-dependent adsorption and electronic modulation of pyrene nanostructures toward toxic gas detection: a DFT study = Адсорбция и электронная модуляция наноструктур пирена, детектирующих токсичные газы: исследование зависимостей этих характеристик от размера кластеров пирена методом функционала плотности // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Сер.: Физико-математические науки. – 2026. – Т. 19, № 1. — С. 91-105 |
|---|---|
| Creators | Khalaf R. H. ; Jabbar M. L. |
| Imprint | 2026 |
| Collection | Общая коллекция |
| Subjects | Физика ; Газы и жидкости ; pyrene nanostructures ; toxic gases ; pyrene clusters ; density functional method ; gaseous fluorine ; hydrogen fluoride ; molecular orbitals ; наноструктуры пирена ; токсичные газы ; кластеры пирена ; метод функционала плотности ; газообразный фтор ; фтороводород ; молекулярные орбитали |
| UDC | 536.22/.23 |
| LBC | 22.365 |
| Document type | Article, report |
| Language | English |
| DOI | 10.18721/JPM.19108 |
| Rights | Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование) |
| Additionally | New arrival |
| Record key | RU\SPSTU\edoc\78743 |
| Record create date | 4/24/2026 |
The DFT-study at the B3LYP/6-31G level has been conducted to analyze the interactions of pyrene-based graphene fragments with toxic gases F[2], AsH[3], PH[3], and HF. Three diamond-shaped n-pyrene clusters (n = 3, C[30]H[14]; n = 4, C[48]H[18]; n = 5, C[70]H[22]) were systematically optimized, and their adsorption behavior was investigated through the total and adsorption energies, frontier molecular orbital (HOMO - LUMO) distributions, and energy gaps. The results revealed that gas adsorption induces significant modifications in the electronic structure of the pyrene clusters, with variations depending on both the cluster size and gas nature. The calculated adsorption energies demonstrated a size-dependent trend, indicating that increasing the number of zigzag edges in pyrene enhances surface reactivity toward certain analytes. These findings highlight the potential of pyrene-based graphene nanostructures as selective and efficient sensors for hazardous gases.
В проведенном теоретическом исследовании использована теория функционала плотности (DFT) на уровне B3LYP/6-31G для изучения взаимодействия наноструктур на основе графена (с базой из пирена) с такими токсичными газами, как газообразный фтор, арсин, фосфин и фтороводород (F[2], AsH[3], PH[3] и HF, соответственно). Нами систематически оптимизированы три ромбовидных кластера пирена с разными значениями их размера n и проанализированы их адсорбционные и электронные свойства: общая энергия, энергия адсорбции, распределение молекулярных орбиталей и энергетические зазоры HOMO - LUMO. Установлено, что в результате адсорбции газа кластеры пирена претерпевают значительные изменения электронной структуры, зависящие как от размера кластера, так и от природы газа. Рассчитанные значения энергии адсорбции зависят от размера n, что указывает на повышение реакционной способности поверхности к анализируемым токсичным газам при увеличении количества зигзагообразных краев в пирене. Полученные результаты подтверждают высокий потенциал графеновых наноструктур на основе пирена в качестве селективных и эффективных чувствительных элементов опасных газов для создания устройств.
| Network | User group | Action |
|---|---|---|
| ILC SPbPU Local Network | All |
|
| Internet | All |
|
Access count: 10
Last 30 days: 10
