Kvantkemiska studier av reaktiviteten hos guldnanopartiklar Au3-Au11 och Au13 mot O- centrerade molekylradikaler OH , OOH , OCH3 och H2O undersöks. Olika molekylära ytegenskaper tas med i beräkningen, elektrostatiska ytpotentialen, den genomsnittliga lokala joniseringsenergin, electron attachment energy och spinndensiteten (VS(r), IS(r), TS(r), ES(r) och S(r)). De erhållna resultaten gäller slutna och öppna skalsystem. Där system med slutna skal bildas från växelverkan mellan en guldklusterradikal och en fri radikal, och system med öppna skal bildas från växelverkan mellan ett jämnt antal guldatomer med en fri radikal. För system med slutna skal Aux-R (där x = 3, 5, 7, 9 eller 11 och R är en O-centrerad radikal) finns det en övergripande trend av bindningsenergin gentemot ES(r), vilket återspeglar elektrofilictiten hos guldnanopartiklar. Multivariata modeller visar vidare hur de olika parametrarna korrelerar gentemot varandra för system med slutna skal.För strukturerna Aux-R (där x=3-11) medl ägst bindningsenergi, dvs. inklusive både slutna och öppna skalsystem, är den tydligaste trenden bindningsenergi vs minimum i ES(r) och parametern TS(r). Vid jämförelse av resultaten av interaktionerna med de fria radikalerna med H2O är trenden alltid tydligast för H2O. I linje med tidigare studier finns det även en korrelation av bindningsenergierna med VS,max och ES,min för H2O. Slutligen sträcker sig trenden med bindningsenergi vs ES,min vidare till systemet som innehåller den icke-plana Au13-strukturen. Denna studie visar kopplingen mellan reaktiviteten hos guldnanopartiklar mot fria radikaler till den lokala ES(r), samtidigt som bidraget från andra ytegenskaper visas. Detta kan vara av betydelse för fortsatta studier kring naturen av interaktioner av guldnanopartiklar. / The nature of gold nanoparticle interactions towards molecular radicals are investigated. Quantum chemical studies of the reactivity of gold nanoparticles Au3-Au11 and Au13 towards O-centered molecular radicals OH , OOH , OCH3 and H2O are performed. Different molecular surface properties are taken into account; the surface electrostatic potential, average local ionization energy, electron attachment energy and spin density (VS(r), IS(r), TS(r), ES(r) and S(r)). The obtained results concern closed and open shell systems. Where closed shell systems are formed from the interaction of a radical gold cluster and a free radical, and open shell systems are formed from the interaction of an even number of gold atoms with a free radical. For closed shell systems Aux-R (where x = 3, 5, 7, 9 or 11 and R is an O-centered radical) there is an overall trend of the binding energy vs the local electron attachment energy, reflecting the electrophilicity of the gold nanoparticles. Multivariate plots further show how the different parameters correlate together for closed shell systems. Looking at the lowest energy structures Aux-R (where x = 3-11), i.e. including closed and open shell systems, the clearest trend is of binding energy vs minima in the local electron attachment energy ES,min and the TS(r) parameter. When comparing the results of the interactions with the free radicals with H2O, the trend is always clearest for H2O. Concurring with previous trends, there is a correlation of the binding energies with VS,max and ES,min for H2O. Lastly, the trend of Binding energy vs ES,min further extends to systems containing the non-planar Au13 structure. This study extends the reactivity of gold nanoparticles towards free radicals to the local electron attachment energy, while showing the contribution of other surface properties. This might be of importance for further studies concerning the nature of gold nanoparticle interactions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315208 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Larsson, Sofia |
| Publisher | KTH, Kemi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2022:225 |
Page generated in 0.0022 seconds