حسگر انتخابی بر پایه چارچوب‌های آلی کووالانسی پلی‌آمید برای جذب و شناسایی گازهای سرطان‌زا در فاز آبی با کمک شبیه‌سازی مولکولی

نویسندگان

1 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، پردیس علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

2 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، پردیس علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، پردیس علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران.

doi
10.71508/crn.2025.140405081213599
چکیده

انتشار آلاینده‌های گازی سمی مانند نیتروژن دی‌اکسید(NO₂)، نیتروژن تری‌ فلورید(NF ₃ ) و هیدرازین(N₂H₄) به محیط زیست، به‌ویژه منابع آبی، از چالش‌های زیست‌محیطی جدی و رو به گسترش به‌شمار می‌رود. در این مطالعه، از چارچوب‌های آلی کووالانسی(COFs) به‌عنوان جاذب‌های هوشمند با قابلیت تنظیم ساختاری و خواص لومینسانس ذاتی، برای شناسایی، جذب و حذف این سه آلاینده گازی از فاز آبی استفاده شده است. با طراحی هدفمند پیوندهای ایمنی و بهره‌گیری از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی(MD)، نحوه‌ی برهم‌کنش گازهای مورد نظر با دیواره‌های منافذ COFs مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که انرژی‌های برهم‌کنش میان COFs و آلاینده‌ها به‌ترتیب برای NF₃، N₂H₄ و NO₂ برابر با 479/51-، ‎57/10- و 10/79 کیلوژول بر مول است، که نشان‌دهنده‌ی تعامل قوی‌تر COFs با مولکول NF₃ می‌باشد. این یافته‌ها نقش کلیدی طراحی ساختار COFsها را در بهینه‌سازی عملکرد آن‌ها برای جذب انتخابی و حسگری گازهای سمی تأیید می‌کند. در نهایت، این چارچوب‌ها می‌توانند به‌عنوان گزینه‌ای نویدبخش در توسعه‌ی فناوری‌های پاک‌سازی و پایش محیط زیست مطرح شوند.