در کار پژوهشی حاضر محاسبات DFT/TDDFT با عامل دانسیته CAM-B3LYP و سری پایه 6-311+G(d,p) بر روی کمپلکس دو هسته ای [Co2LBr2OH]Br سنتز شده از ماکروسیکل L دارای دو سایت کئوردیناسیون در حالتهای اسپینی 1، 3، 5 و 7 انجام شد و با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. بر اساس محاسبات انجام شده و مقایسه ی آن با ساختار کریستالی کمپلکس مشخص شد مقادیر طولها و زوایای پیوندی محاسبه شده در حالت اسپینی 7 برای مراکز کبالت نسبت به حالتهای اسپینی 1، 3 و 5 در تطابق خوبی با مقادیر تجربی می باشد و نشان دهنده حضور کبالت ها در میدان لیگاند چهار وجهی در این کمپلکس است. همچنین طیف جذبی الکترونی کمپلکس در حالت اسپینی 7 نسبت به حالتهای اسپینی 1، 3 و 5 در تطابق خوبی با مقادیر تجربی می باشد. و باندهای جذبی مشاهده شده مربوطه به انتقال از dxy و dxz با حالت اسپینی β به dz2، dx2-y2 و dyz های خالی با حالت اسپینی β می باشد.

در این پژوهش، عملکرد آنتی اکسیدانی آلفاتوکوفرول، α-TOCO، یکی از گونه­ های فعال ویتامین E با رادیکال CCl3O2 با استفاده از نظریه تابعیت چگالی، DFT، و مدل پیوستار قطبش­پذیر شبه هادی، CPCM، در سطح نظری B3LYP/6-31G** و سه فاز مختلف گاز، روغن و آب مطالعه شده است. محاسبات انرژی برهمکنش نشان می­ دهد که بین رادیکال CCl3O2 و α-TOCO نیروی جاذبه وجود دارد و مقدار آن در فاز روغنی و آب بیش­تر از فاز گازی می­ باشد. مطالعه سازوکارهای انتقال الکترون، ربایش اتم هیدروژن و اضافه­ شدن رادیکال نشان می­ دهد که فرایند اضافه شدن رادیکال نسبت به دیگر واکنش­ ها از نظر ترمودینامیکی مطلوب­تر می­ باشد و فازهای روغنی و آبی هر دو فازهای مناسب برای انجام این نوع فرآیندها هستند. مقادیر کمیت­ های واکنش­ پذیر محاسبه شده نشان می­ دهد که α-TOCO در برابر رادیکال CCl3O2 تمایل به اکسیدشدن دارد که این تمایل در فاز آبی از همه بیشتر می­ باشد. همچنین با جذب رادیکال بر روی α-TOCO در هر فاز، خاصیت آنتی­ اکسیدانی α-TOCO کم می­ شود و الکترون­پذیرندگی آن افزایش می ­یابد. نتایج محاسبات نظریه تابعیت چگالی وابسته به زمان، TD-DFT، نشان می­ دهند که طول­ موج بیشینه جذب، λmax، و قدرت نوسانگر متناظر با آن، fmax، برای α-TOCO در فاز روغنی بیشتر از فاز گازی و آب می­ باشد.λmax و fmax ها با جذب رادیکال بر روی α-TOCO به­ طور قابل ملاحظه تغییر می ­کند و در فازهای روغنی و آبی،λmax  همتافت CCl3O2 و α-TOCO  نزدیک به طول موج نور قرمز رنگ می­ شود. نتایج حاصل از محاسبات اتم ­ها در مولکول ­ها، AIM، نشان می ­دهند که برهمکنش­ های ایجاد شده بین α-TOCO و رادیکال CCl3O2 در هر سه فاز از نوع پیوند هیدروژنی و واندروالسی است با این تفاوت که تعداد پیوندها و قدرت پیوندهای ایجاد شده به ترتیب از فاز روغنی به فاز آبی و از فاز آبی به فاز گازی کاهش می ­یابد. این نتیجه با مقادیر محاسبه ­شده برای انرژی ­های برهمکنش و مقادیر کمیت­ های ترمودینامیکی واکنش اضافه ­شدن رادیکال به α-TOCO مطابقت دارد.

در این پژوهش، ساختار هندسی، آرایش الکترونی، تجزیه بار و طیف های جذبی الکترونی به منظور بررسی عملکرد اثر افزودن جانشینی فلوئور به رنگدانه های آلی (H-P,F-P,FF-P) با روش های محاسبه ای نظریه تابع چگال (DFT) و نظریه چگالی وابسته به زمان (TDDFT) مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، محاسبه طول پیوندها و زوایا بین اتم نیتروژن در آنیلین و اتم کربن در کربوکسیلیک اسید بیانگر این موضوع است که بازدهی تبدیل نور به جریان در رنگ F-P، بزرگتر از H-P و FF-P است که این استدلال منطبق بر نتیجه های تجربی است. از سوی دیگر داده های به دست آمده از تجزیه بار و طیف سنجی جذبی الکترونی و نمودارهای HOMO و LUMO، انطباق داده ها با نتیجه های تجربی را تایید می کنند.

در این پژوهش با استفاده از محاسبه های نظریه تابعیت چگالی (DFT) و روش چگالی وابسته به زمان (TD-DFT) ویژگی های ساختاری، الکترونی و نوری کمپلکس های مخلوط دی ایمین-دی تیولات با فرمول عمومی [M(diimine)(dithiolate)] (فلز = نیکل، پالادیم و پلاتین، دی ایمین = فنانترولین (phen)، دی تیولات = 1، 2-دی بنزن دی تیولات (bdt) و مالئونیتریل دی تیولات (mnt)) گزارش شده است. همچنین آنالیز اوربیتال طبیعی پیوندی (NBO) برای بررسی دقیق تر ویژگی های ساختاری کمپلکس های مورد نظر انجام شد. نتیجه ها نشان می دهد که خصلت کوالانسی پیوند فلز− گوگرد از فلز− نیتروژن بیش تر بوده و قطبش پذیری همیشه از سمت اتم گوگرد در این پیوند انجام می شود. طیف جذبی این کمپلکس ها به وسیله روش چگالی وابسته به زمان با مدل زنجیره های قطبیده (PCM) انجام شد. نتیجه های به دست آمده بیانگر این است که لیگاند bdt و فلز پلاتین شدت جذب را افزایش داده و می تواند سبب جا به جایی قرمز کل پیک جذبی شود. همچنین این کمپلکس دارای بیش ترین دریافت بازده نوری (LHE) است. در مجموع، این مطالعه می تواند برای کمپلکس های دی ایمین-دی تیولات با ترکیبی مناسب از یون های فلزی و لیگاندها گسترش یابد تا به عنوان سلول های خورشیدی حساس شده به رنگ بررسی شود.

ساختارهای مولکولی و الکترونیکی لیگاند 4-((4-برموفنیل)دی آزنیل)-2-اتوکسی آنیلین (L1) با استفاده از تئوری تابع چگال (DFT) مورد مطالعه قرار گرفت و داده های محاسبه شده با مقادیر تجربی حاصل از پراش پرتو ایکس مقایسه شد. مطالعات نظری نشان داد که توافق بسیار خوبی بین مقادیر تجربی و مقادیر محاسبه شده برای طول و زوایای پیوندی وجود دارد. همچنین، ساختار چهاروجهی انحراف یافته برای کمپکلس روی(II) پیشنهاد شد که فاصله های پیوندی بین لیگاند و فلزمرکزی در این ترکیب در محدوده فواصل پیوندی Zn― O و Zn― N برای کمپلکس های چهار کوئوردینه Zn(II) می باشند. برای لیگاند آزاد، HOMO محاسبه شده اوربیتال های π کل سیستم می باشد وLUMO اربیتالπ * لیگاند است. شکاف انرژی LUMO-HOMO برای این ترکیب، معادل ~ 3. 25 eV محاسبه می شود. در حالی که در کمپلکس بهینه شده [Zn(L1)2]، HOMO به صورت π (برموفنیل دی آزو فنیل) فقط بر روی یک لیگاند مستقر شده است وLUMO به صورت σ *(Ligand― 4s Zn) محاسبه می شود. علاوه بر این، محاسبات تابع چگال وابسته به زمان (TDDFT) برای پیش بینی طیف جذبی UV-Visترکیب لیگاند L1 و نیز کمپلکس مربوطه [Zn(L1)2]+2 در حالت گازی انجام شد و بر همین اساس، انتقالات الکترونیکی و اربیتال های مولکولی درگیر به طور کامل ارائه گردید. در نهایت، طیف های الکترونیکی L1 و [Zn(L1)2] با روش TDDFT پیش بینی شده ونتایج نشان داد که انتقالات الکترونی لیگاند عمدتا از نوع انتقالات π → π * وnb(N=N)→ σ *(C― H)ethyl+σ *(N― H) می باشند. نوار جذبی قوی که در ناحیه 426 و 415 نانومتر طیف جذبی الکترونی کمپلکس مشاهده می شود مربوط به انتقال π → π * بوده و در آن الکترون از سیستم π یک لیگاند به π * لیگاند دوم منتقل می شود لذا فام پیش بینی شده برایکمپلکس [Zn(L1)2]2+ به صورت زرد-نارنجی می باشد.