مطالعه ی نظری خواص نوری غیرخطی و الکترونی نانو پولک های مثلثی کربنی-بور-نیتریدی

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسنده

گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز ، ایران

چکیده

در این پژوهش با استفاده از محاسبات نظریه تابعیت چگالی (DFT) خواص نوری غیرخطی و الکترونی نانو پولک های مثلثی کربنی-بور-نیتریدی (C40B3N3H18) بررسی شده اند. اخیرا سنتز و مطالعه ی خواص نانو ساختارهای هیبریدی کربنی- بور-نیتریدی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. نانوپولک کربنی C46H18 در نظر گرفته شده و یک حلقه B3N3 در این نانوپولک با الگوهای مختلف جایگزین شدند. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که علی رغم اینکه خواص الکترونی تحت تاثیر این جایگزینی قرار نمی گیرد ولی پاسخ نوری غیرخطی آن در حالتی که اتم نیتروژن در رأس نانوپولک واقع شود، بطور چشمگیری افزایش می یابد. با توجه به کاربردهای بالقوه مواد با پاسخ نوری غیرخطی در طراحی دستگاه‌های نوری، نتایج این پژوهش افق جدیدی در طراحی ابزارهای نوری بر پایه نانوساختارهای هیبریدی کربنی-بور-نیتریدی فراهم آورد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Theoretical Study of Nonlinear Optical and Electronic Properties of Trigonal Carbon-Boron-Nitride Nano Flake

نویسنده [English]

  • ehsan shakerzadeh
Chemistry Department, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

In this research, the nonlinear optical and electronic properties of trigonal carbon-boron-nitride nano flake (C40B3N3H18) are investigated through density functional theory (DFT) calculations. Recently, synthesis and studying properties of hybrid carbon-boron-nitride nanostructures have attracted great interest.The obtained results indicate that although the electronic properties are not affected by this substitution, the nonlinear optical response remarkably enhance in the case of nitrogen atom locates at the top of the nano flake. Due to the potential applications of materials with nonlinear optical response in designing optical devices, the obtained results provide new insights in designing optical devices based on carbon-boron-nitride hybrid nanostructures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HOMO-LUMO gap
  • Hyperpolarezibility
  • DFT calculations
  • Nano flake
[1] S. Muhammad, H.L. Xu, R.L. Zhong, Z.M. Su, A.G. Al-Sehemi, and A. Irfan, J. Mater. Chem. C, 1 (2013) 5439.

[2] F. Ma, and Z.J. Zhou, ChemPhysChem  13 (2012) 1307.

[3] F. Ma, Z.R. Li, Z.J. Zhou, D. Wu, Y. Li, Y.F. Wang, and Z.S. Li, J. Phys. Chem. C 114 (2010) 11242.

[4] E. Shakerzadeh, Z. Biglari, and E. Tahmasebi, Chem. Phys. Lett. 654 (2016) 76.

[5] E. Shakerzadeh, E. Tahmasebi, and Z. Biglari, J. Mol. Liquid 221 (2016) 443.

[6] M. Solimannejad, S. Kamalinahad, and E. Shakerzadeh, B Chem. Soc. Jpn. 6 (2016) 692.

[7] R.L. Zhong, H.L. Xu, S. Muhammad, J. Zhang, and Z.M. Su, J. Mater. Chem. 22 (2012) 2196.

[8] D.F. Eaton, Science 253 (1991) 281.

[9] E. Tahmasebi, E. Shakerzadeh, and Z. biglari, Appl. Surf. Sci. 363 (2016) 197.

[10] C. Tu, G. Yu, G. Yang, X. Zhao, W. Chen, S. Lia, and X. Huang, Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 1597.

[11] Z.J. Zhou, G.T. Yu, F. Ma, X.R. Huang, Z.J. Wu, and Z.R. Li, J. Mater. Chem. C. 2 (2014) 306.

[12] S. Muhammad, H. Xu, and Z. Su, J. Phys. Chem. A 115 (2011) 923.

[13] Y.Y. Hu, S.L. Sun, S. Muhammad, H.L. Xu, and Z.M. Su, J. Phys. Chem. C 114 (2010) 19792.

[14] H.Q. Wu, R.L. Zhong, S.L. Sun, H.L. Xu, and Z.M. Su, J. Phys. Chem. C 118 (2014) 6952.

]15[ د. فرمان زاده، ح. رضایی نژاد، دانشگاه سمنان، مجله اندیشه علوم، مقالات آماده انتشار، شناسه دیجیتال (DOI): (10.22075/chem.2017.2390

]16[ ع. عرب، ف. گبل، دانشگاه سمنان، مجله اندیشه علوم، شماره 34 (1394)، 35.

 [17] F. Li, Y. Zhang, and H.S. Chen, Physica E 56 (2014) 216.

[18] R.L. Zhong, S.L. Sun, H.L. Xu, Y.Q. Qiu, Z.M. and Su, J. Phys. Chem. C 117 (2013) 10039.

[19] L. Maya, and L.A. Harris, J. Am. Ceram. Soc. 73 (1990) 1912.

[20] M. Terrones, A.M. Benito, C. Manteca-Diego, W.K. Hsu, O.I. Osman, J.P. Hare, D.G. Reid, [21] H. Terrones, A.K. Cheetham, K. Prassides, H.W. Kroto, and D.R.M. Walton, Chem. Phys. Lett. 257 (1996) 576.

[22] I. Montero, and L. Galán, J. Mater. Res. 12 (1997) 1563.

[23] Y. Zhang, H. Gu, K. Suenaga, and S. Iijima, Chem. Phys. Lett. 279 (1997) 264.

[24] J. Yu, X.D. Bai, J. Ahn, S.F. Yoon, and E.G. Wang, Chem. Phys. Lett. 323 (2000) 529.

[25] F.L. Huang, C.B. Cao, X. Xiang, R.T. Lv, and H.S. Zhu, Diam. Relat. Mater. 13 (2004) l757.

[26] K. Hossein, E. Shakerzadeh, M. Bamdad, J. Mol. Liquids 233 (2017) 236.

[27] A.D. Buckingham, Adv. Chem. Phys. 12 (1967) 107.

[28] A.D. Mclean, M. Yoshimine, J. Chem. Phys. 47 (1967) 1927.

[29] H. Sekino, Y.M.M Kamiya, K. Hirao, J. Chem. Phys. 126 (2007) art. 184104, DOI: 10.1063/1.2885051.

[30] O. Stephan, P.M. Ajayan, C. Colliex, P. Redlich, J.M. Lambert, P. Bernier, P. Lefin, Science 266, (1994) 1683.

[31]  Z.W. Sieh, K. Cherrey, N.G. Chopra, X. Blase, Y. Miyamoto, A. Rubio, M.L. Cohen, S.

Louie, G. Zettl, A. Gronsky,  Phys. Rev. B 51 (1995) 11229.

[32] S. Enouz, O. Stéphan, J.L. Cochon, C. Colliex, A. Loiseau, Nano Lett. 7 (2007) 1856.

[33] V.V. Ivanovskaya, A. Zobelli, O. Stéphan, P.R. Briddon, C. Colliex, J. Phys. Chem. C 113 (2009) 16603.

[34] A. Du, Y. Chen, Z. Zhu, G. Lu, S.C. Smith, J. Am. Chem. Soc. 131 (2009) 1682.

[35] Z.Y. Zhang, Z. Zhang, W. Guo, J. Phys. Chem. C 113 (2009) 13108.