Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Od modelowania molekularnego po nanotechnologię i czystą energię

Kupka T., Stachów M., Nieradka M., Radula-Janik K., Stobiński L., Kaminsky W.

Chemik

|

2014

|

Vol. 68, nr 4

288--295

PL

W dobie ogromnego rozwoju przemysłu i gospodarki oraz katastroficznego widma wyczerpania się surowców kopalnych jako źródeł energii, istotne jest znalezienie alternatywnych źródeł pozyskiwania oraz magazynowania energii. Nanorurki węglowe, grafeny i fulereny stały się najbardziej obiecującymi materiałami XXI w. Ponadto, przewodzące materiały polimerowe mogą być wykorzystane do konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. Modelowanie molekularne pozwala na dokładne przewidywanie właściwości fizyko-chemicznych związków chemicznych i materiałów o potencjalnym zastosowaniu w nowoczesnej energetyce (m.in. karbazoli, nanorurek węglowych, grafenów i fulerenów). W pracy przedstawiono zastosowanie modelowania molekularnego do przewidywania parametrów strukturalnych spektroskopowych.

EN

In the times of worldwide energetic crisis and catastrophic threat of depletion of fossil resources as energy source, it is important to find new alternative energy sources and methods for energy storage. Carbon nanotubes, graphenes and fullerenes have become most promising materials of 21st century. Moreover, conductive polymer materials might be use for conversion of solar energy to electricity. Molecular modelling allows to precisely predict physical and chemical properties of chemical compounds and materials that might be potentially applied in modern power industry (i.a. carbazoles, carbon nanotubes, graphenes and fullerenes). The article presents examples of molecular modelling application for prediction of spectroscopic parameters.

2

Dextran complexes with single-walled carbon nanotubes

Stobiński L., Polaczek E., Rębilas K., Mazurkiewicz J., Wrzalik R., Lin H. M., Tomasik P.

Polimery

|

2008

|

T. 53, nr 7-8

571-575

EN

Formation of surface and inclusion complexes of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) with dextrans of Mw 6000 to 2 000 000 was proven spectrally, rheologically, and calorimetrically. Band shifts in the Raman spectra, increase in the viscosity of aqueous solutions of particular dextrans after admixture of SWCNT, and enthalpies of melting of those complexes were independent on molecular weight of dextrans. Computational simulations were performed using the HyperChem 7 and Gaussian 03 packages, starting from a model of single, short SWCNT and linear dextran chain made of 12, 18 or 24 ß-D-glucose units. The simulation indicated that dextran chains composed of 12 or 18 ß-D-glucose units only partly enveloped SWCNT and the intermolecular interactions in both terminals of the chains prevailed. The dextran containing 24 ß-D-glucose units fully enveloped SWCNT. However, the role of SWCNT in the envelop formation was limited solely to its hydrophobic interactions with the central part of the dextran chain.

PL

Metodą spektroskopii Ramana (rys. 1, tabela 1), oraz na podstawie wyników badań reologicznych (tabela 2) i kalorymetrycznych (DSC, tabela 3) potwierdzono powstawanie kompleksów dekstranów o ciężarze cząsteczkowym (Mw) z przedziału 6000-2 000 000 z jednościennymi nanorurkami węglowymi (SWCNT). Przesunięcia pasm w widmach Ramana, wzrost lepkości wodnych roztworów dekstranów po dodaniu SWCNT oraz wartości entalpii topnienia powstających kompleksów nie zależały od ciężaru cząsteczkowego użytego dekstranu. W odniesieniu do modelowych, krótkich nanorurek węglowych i liniowych dekstranów zbudowanych z 12, 18 lub 24 jednostek ß-D-glukozowych wykonano komputerowe symulacje posługując się programami HyperChem 7 i Gaussian 03 (rys. 2-4). Stwierdzono, że dwa pierwsze dekstrany tylko częściowo otaczają nanorurkę, natomiast ich końce zawijają się w wyniku oddziaływań wewnątrzcząsteczkowych o charakterze wiązań wodorowych. Dopiero najdłuższy dekstran całkowicie owija nanorurkę, ale jej udział w tworzeniu otoczki sprowadza się jedynie do hydrofobowych oddziaływań ze środkową częścią łańcucha dekstranu.

3

Formation of Nano-pillar Iron Catalyst Nucleating he Multi-walled Carbon Nanotube Growth

Stobiński L., Tomasik P.

Polish Journal of Chemistry

|

2007

|

Vol. 81, nr 11

1971-1981

EN

The nano-form of iron catalyst for the carbon nanotubes (CNTs) growth was prepared in a separate process. First, a thin iron layer was thermally deposited under a high vac uum onto the sur face of the SiO2/Si sub strate at about 300 K. That cat a lyst sur face was treated with hydrogen at 700°C, followed by a subsequent heating at 750°C in the pure ethylene at mosphere. After the hydrogen treatment a continuous, smooth Fe layer was turned into a set of well separated Fe nano-pillars. Deposited multi-walled CNTs (MWCNTs) were examined with atomic force (AFM), scanning electron (SEM) and high resolution trans - mission electron (HR-TEM) microscopic techniques. Applied pretreatment of the catalyst with hydrogen and chemical vapour deposition of MWCNTs from pure ethylene al lowed to propose the growth mechanism for long, straight and catalyst free MWCNTs. It seems that this kind of CNTs structure is the most serious candidate in a future nano-electronic. The results suggest a certain control of the diameter of CNTs.

4

Interactions of anionic polysaccharides with carbon nanotubes

Polaczek E., Stobiński L., Mazurkiewicz J., Tomasik P., Kołoczek H., Lin H.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 1

34-38

EN

Agarose, i-, k-, and l-carrageenans, and xanthan gum in aqueous solutions interacted with single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as proven by their wetting in solution and by the microRaman spectroscopy, rheological studies, and differential scanning calorimetry. The investigations provided evidence that the effect of complexation of polysaccharides was independent of the possibility of the formation of helical complexes. Complexation involved, to a certain extent, interactions between hydrophobic surface of nanotubes and hydrophobic sides of the saccharide units of polysaccharides. However, clathration of nanotubes in the polysaccharide matrices was also essential. Formation of the clathrate cages involved intra- and intermolecular hydrogen bonds within polysaccharides.

PL

Agaroza, i-, k- i l- karageny oraz guma ksantanowa (wzór I) w roztworze wodnym oddziałują z jednościennymi nanorurkami węglowymi, co potwierdzono analizując widma Ramana oraz wyniki badań reologicznych i skaningowej kalorymetrii różnicowej (tabela 1 i 2). Badania dostarczyły dowodów na to, że efekt kompleksowania polisacharydów nie zależy od możliwości otaczania nanorurek helisami polisacharydowymi. Kompleksowanie polega w pewnej mierze na oddziaływaniach między hydrofobową stroną merów polisacharydów (rys. 2), a hydrofobową powierzchnią nanorurek. Jednakże istotne jest też klatratowanie nanorurek w matrycy polisacharydowej. Klatki tworzą się dzięki zarówno wewnątrz- jak i międzycząsteczkowym oddziaływaniom polisacharydów za pośrednictwem wiązań wodorowych.

5

Simulated geometry of open-end single-wall carbon nanotubes with adsorbed long-chain normal alkanes and resulting implications

Stobiński L., Mazurkiewicz J., Tomasik P., Peszke J., Lin H. M.

Materials Science Poland

|

2007

|

Vol. 25, No. 3

679--686

EN

Successful designing and computation of optimized, large (up to 10 000 atoms), complex structures of isomeric zigzag, armchair, and chiral open-end single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) with normalchain C8, C16, C40, C80, and C96 hydrocarbons was performed by means of HyperChem 7.0 (Molecular Dynamics and Molecular Mechanics MM+) and Gaussian 03 (Molecular Mechanics UFF) programs. The diameter of the nanotubes was around 0.4, 0.7, 0.9, 1.1, 1.3, and 1.7 nm. Octane and hexadecane positioned themselves on the nanotube surfaces in the manner influenced by the pattern of the carbon atoms in the tubes, i.e., in the manner dependent on the isomerism of the nanotubes. Longer-chain hydrocarbons usually coiled around the nanotubes, unless they were 0.4 nm in diameter. In such cases a kind of clipshape arrangement of the hydrocarbons on the nanotube surface was noted instead of coiling. The numbers of carbon atoms in one full turn of the hydrocarbon chain coiling around the SWCNT increased with the diameter of the nanotubes, corresponding to 35, 46, 52, and 64 carbon atoms for 0.7, 1.1, 1.3 and 1.7 nm diameter nanotubes, respectively. However, the comparison of the energy of complexation calculated per one carbon atom of the alkane chain adsorbed on the nanotube surface suggests that in some cases, complexation of long-chain normal hydrocarbons to the carbon nanotube could result in the separation of those nanotubes according to their diameter.

6

Analysis of the High Coverage Complex Desorption Spectra : Application to Hydrogen Desorption from Thin Annealed Gold Film

Stobiński L., Zommer L.

Polish Journal of Chemistry

|

1999

|

Vol. 73, nr 8

1373-1378

EN

The analysis of thermal desorption spectra by the Downhill Simplex and the Runge-Kutta methods to solve the Polanyi-Wigner equation has been presented. It is demonstrated for complex thermal desorption spectrum for H adsorbed on a thin gold film at 78 K.

7

Analysis of simple and single thermal desorption spectra: application to hydrogen (deuterium) desorption from a thin gold film

Zommer L., Stobiński L.

Polish Journal of Chemistry

|

1999

|

vol. 73 nr 2

339-346

EN

An effective method of computing kinetic parameters (n,V,Ed) of thermal desorption from the experimental thermal desorption curve has been elaborated. So far the Downhill Simplex Method in Multidimensions for minimization and the Runge-Kutta method for solvation the Polanyi-Wigner equation, for any set of kinetic parameters proposed by the Simplex Method, have been applied. The fitting procedure is demonstrated on examples of low coverage thermal desorption spectra for H (D) adsorbed on a thin gold film surface at 78 K.