بررسی نظری نانوقفس‌های b12as12، al12as12، و ga12as12 و اثر کپسوله‌شدن اتم‌های فلزات قلیایی li و na در ساختار الکترونی و خواص فوتوکاتالیستی آنها

در این مطالعه ساختار، خواص الکترونی و خواص فوتوکاتالیستی نانوقفس‌هایx12as12 (x=b, al, ga)  به‌صورت نظری بررسی شد و نشان داده شد که چگونه خواص شیمیایی و فیزیکی آنها بر اثر کپسوله‌کردن اتم‌های فلزات قلیایی تغییر کرده است. روش‌های نظریه تابعی چگالی (dft)، اوربیتال‌های مولکولی طبیعی (nbo) و نظریه تابعی چگالی وابسته به زمان (td-dft) برای این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. از روش m06-2x برای مطالعه ساختار هندسی و از روش  pbe0 برای مطالعه ساختار الکترونی و طیف فرابنفش- مرئی استفاده شد. این مطالعه نشان داد که نانوقفس al12as12، در یک برهمکنش الکترواستاتیک، واکنش‌پذیری بیشتری نسبت به ترکیبات قطبی دارد. همچنین نانوقفس ga12as12 به‌دلیل شکاف انرژی کوچکتر، رسانایی بیشتری در مقایسه با نانوقفس‌های al12as12 و b12as12 دارد و همچنین به‌عنوان یک فوتوکاتالیست با جذب طیف گسترده‌تری از نور خورشید، به افزایش راندمان واکنش‌های فوتوکاتالیستی کمک می‌کند. نتایج این مطالعه نشان داد که کپسوله‌شدن li و na در درون نانوقفس‌ها با تغییر در نقشه پتانسیل الکترواستاتیک، اوربیتال‌های مولکولی و ترازهای انرژی باعث تغییر در خواص شیمیایی و فیزیکی از جمله رسانایی و خواص فوتوکاتالیستی نانوقفس‌ها شدند.

the theoretical investigation of b12as12, al12as12, and ga12as12 nano-cages and the effect of encapsulation of alkali metal atoms li and na on their electronic structure and photocatalytic properties

this study investigates the theoretical structure, electronic properties, and photocatalytic properties of x12as12 nano-cages (x=b, al, ga) and shows how their chemical and physical properties change due to the encapsulation of alkali metal atoms. theoretical methods such as density functional theory (dft), natural bond orbital (nbo) analysis, and time-dependent density functional theory (td-dft) were used in this study. the m062x hybrid functional was used to study the geometric structure, while the pbe0 hybrid functional was used to study the electronic structure and uv-visible spectra. this study showed that al12as12 nano-cages have higher reactivity than polar compounds due to electrostatic interactions. additionally, ga12as12 nano-cages have higher conductivity due to a smaller band gap and act as a photocatalyst by absorbing a wider range of sunlight, which increases the efficiency of photocatalytic reactions. the results of this study showed that the encapsulation of li and na inside the nano-cages changes the electrostatic potential map, molecular orbitals, and energy levels, leading to changes in chemical and physical properties, including conductivity and photocatalytic properties of the nano-cages.