دراسة نظريه لأجهزة استشعار الجرافين والفلورين المعدلة للكشف عن الغازات الملوثة

Abstract

يعتبر التلوث والتدهور السريع لبيئة الغلاف الجوي الطبيعية احدى المشكلات الرئيسية في جميع أنحاء العالم نتيجة التطور الصناعي السريع للسيارات والنمو السكاني ومتطلبات الإنسان. لذلك، اصبحت الحاجة الماسة للعالم في التحكم ومراقبة الملوثات المتنوعة لتجنب حدوث الكوارث البيئية. ويمكن أن تسبب الغازات السامة الموجودة بسبب تلوث الهواء مخاطر صحية خطيرة. والغازات السامه تنتج بشكل أساسي من انبعاثات احتراق الوقود الأحفوري وعوادم السيارات. عندما يتم حرق الوقود الأحفوري، تشمل غازات الاحتراق انبعاث ثاني أكسيد الكربون (CO2) وثاني أكسيد الكبريت (SO2) وثاني أكسيد النيتروجين (NO2) والغازات الملوثة الأخرى. فيما يتعلق بذلك، لأول مرة، تم استخدام نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) ضمن برنامج G09W لحسابات الفوليرين C59 X المطعم بثمانية عناصر من مجموعات مختلفة من الجدول الدوري ) X= Li, Be, B, N, F, He, Al, and Ti). وتم فحص الخصائص الهندسية والإلكترونية والديناميكية الحرارية لجميع الفوليرينات C59X قبل وبعد امتزاز الغازات الملوثة CO2 و NO2 و SO2 .ومن أهم النتائج لهذه الدراسة هو استنتاج أن الفوليرين C59Ti هو أفضل مرشح لجهاز استشعار وتنقية الهواء من غازات CO2 و NO2 و SO2 الملوثة . ولتأكيد النتائج التي توصلنا إليها، تم استخدام مواد ماصة مختلفة مطعمة بذرة Ti لدراسة تأثير الممتزات ووضع استنتاج أكثر شمولية. لذلك، تم اختيار الجرافين والفوليرين C60 كمواد ماصة إضافية ليتم تطعيمها باستخدام ذرة Ti. أظهرت النتائج أن أفضل مادة للتنقية هي C60Ti، يليها الجرافين C75H22Ti ، ثم C59Ti ، وأكثر الغازات الممتصة هي SO2.

يمكن أن يؤدي تلوث الهواء إلى مشاكل صحية مثل النوبات القلبية والسكتات الدماغية وأمراض الرئة وارتفاع ضغط الدم، والتي تم تحديدها على أنها حالات طبية موجودة مسبقًا تزيد من فرص الوفاة من عدوى COVID-19. قد يؤدي استنشاق المزيد من الهواء الملوث على مدى فترة طويلة من الزمن إلى تفاقم تأثيرات COVID-19. ومن ثم، تم إجراء دراسة مكثفة على المستويات الذرية لاكتساب فهم أعمق لآلية الامتزاز لجزيئات Favipiravir / Oseltamivir على أصغر االفللورينات C19M. واظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن هناك علاقة خطية عكسية بين فجوات الطاقة للفوليرينات المعدنية C19M وطاقات الامتزاز لجزيئات Oseltamivir / Favipiravir. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على علاقة خطية عكسية بين طاقات الامتزاز لجزيئات Oseltamivir / Favipiravir وطاقة HOMOs من الفوليرينات المعدنية. علاوة على ذلك، تم الحصول على أقل طاقات الامتزاز لجزيئات Oseltamivir / Favipiravir عندما يتم امتصاصها على C19Sc أو C19Ti. أيضًا، تتميز طاقات HOMOs لـ C19Sc و C19Ti بأنها الأقرب إلى طاقة LUMOs لجزيئات Oseltamivir وFavipiravir وChloroquine و Plaquenil و Arbidol و Sofosbuvir و Baloxavir و Remdesivir. ولقد أُظهرت حسابات طاقات PDOS و HOMOs و LUMOs لجزئيات Oseltamivir و Favipiravir و C19M أن طاقة HOMO تتأثر بشكل أساسي بالفللورين C19. أخيرًا، أظهرت حسابات المعاملات الديناميكية الحرارية استقرار مركباتOseltamivir / Favipiravir C19M .