nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন, তাতে CSS-এর সমর্থন সীমিত। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে ব্রাউজারের সর্বশেষ সংস্করণ ব্যবহার করার (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড বন্ধ করার) পরামর্শ দিচ্ছি। এছাড়াও, সাইটের নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, এই সাইটে কোনো স্টাইল বা জাভাস্ক্রিপ্ট অন্তর্ভুক্ত করা হবে না।
সোডিয়ামের প্রাচুর্যের কারণে, সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (NIB) ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল শক্তি সঞ্চয়ের জন্য একটি সম্ভাবনাময় বিকল্প সমাধান হিসেবে বিবেচিত হয়। বর্তমানে, NIB প্রযুক্তির বিকাশের প্রধান বাধা হলো এমন ইলেকট্রোড উপাদানের অভাব, যা দীর্ঘ সময়ের জন্য সোডিয়াম আয়নকে বিপরীতমুখীভাবে সঞ্চয়/মুক্ত করতে পারে। তাই, এই গবেষণার উদ্দেশ্য হলো NIB ইলেকট্রোড উপাদান হিসেবে পলিভিনাইল অ্যালকোহল (PVA) এবং সোডিয়াম অ্যালজিনেট (NaAlg) মিশ্রণে গ্লিসারল সংযোজনের প্রভাব তাত্ত্বিকভাবে অনুসন্ধান করা। এই গবেষণাটি PVA, সোডিয়াম অ্যালজিনেট এবং গ্লিসারল মিশ্রণের উপর ভিত্তি করে তৈরি পলিমার ইলেক্ট্রোলাইটের ইলেকট্রনিক, তাপীয় এবং কোয়ান্টিটেটিভ স্ট্রাকচার-অ্যাক্টিভিটি রিলেশনশিপ (QSAR) বর্ণনাকারীর উপর আলোকপাত করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলো সেমি-এম্পিরিক্যাল পদ্ধতি এবং ডেনসিটি ফাংশনাল থিওরি (DFT) ব্যবহার করে অনুসন্ধান করা হয়েছে। যেহেতু কাঠামোগত বিশ্লেষণ PVA/অ্যালজিনেট এবং গ্লিসারলের মধ্যেকার মিথস্ক্রিয়ার বিস্তারিত বিবরণ প্রকাশ করেছে, তাই ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি (Eg) অনুসন্ধান করা হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, গ্লিসারল সংযোজনের ফলে Eg-এর মান কমে 0.2814 eV-তে দাঁড়ায়। আণবিক স্থিরবৈদ্যুতিক বিভব পৃষ্ঠ (MESP) সমগ্র তড়িৎবিশ্লেষ্য ব্যবস্থায় ইলেকট্রন-সমৃদ্ধ ও ইলেকট্রন-দরিদ্র অঞ্চল এবং আণবিক আধানের বন্টন দেখায়। পরীক্ষিত তাপীয় পরামিতিগুলোর মধ্যে রয়েছে এনথালপি (H), এনট্রপি (ΔS), তাপ ধারণ ক্ষমতা (Cp), গিবস মুক্ত শক্তি (G) এবং গঠন তাপ। এছাড়াও, এই গবেষণায় মোট দ্বিমেরু ভ্রামক (TDM), মোট শক্তি (E), আয়নীকরণ বিভব (IP), Log P এবং পোলারাইজেবিলিটির মতো বেশ কিছু পরিমাণগত গঠন-কার্যকলাপ সম্পর্ক (QSAR) বর্ণনাকারী পরীক্ষা করা হয়েছে। ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, তাপমাত্রা এবং গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে H, ΔS, Cp, G এবং TDM বৃদ্ধি পায়। একই সাথে, গঠন তাপ, IP এবং E হ্রাস পায়, যা বিক্রিয়াশীলতা এবং পোলারাইজেবিলিটি উন্নত করে। এছাড়াও, গ্লিসারল যোগ করার ফলে সেল ভোল্টেজ বেড়ে ২.৪৮৮ ভোল্ট হয়েছে। সাশ্রয়ী PVA/Na Alg গ্লিসারল-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটের উপর ভিত্তি করে করা DFT এবং PM6 গণনা থেকে দেখা যায় যে, এদের বহুমুখী কার্যকারিতার কারণে এগুলো লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিকে আংশিকভাবে প্রতিস্থাপন করতে পারে, তবে এ বিষয়ে আরও উন্নয়ন ও গবেষণা প্রয়োজন।
যদিও লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (LIBs) ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, তবে এর স্বল্প কার্যকাল, উচ্চ মূল্য এবং নিরাপত্তাজনিত উদ্বেগের কারণে এর প্রয়োগ অনেক সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হয়। সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (SIBs) এর ব্যাপক সহজলভ্যতা, কম খরচ এবং সোডিয়াম মৌলের অ-বিষাক্ততার কারণে LIBs-এর একটি কার্যকর বিকল্প হয়ে উঠতে পারে। সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (SIBs) ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ডিভাইসগুলির জন্য একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থা হয়ে উঠছে¹। আয়ন পরিবহন সহজতর করতে এবং বৈদ্যুতিক প্রবাহ তৈরি করতে সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ব্যাপকভাবে ইলেক্ট্রোলাইটের উপর নির্ভর করে²,³। তরল ইলেক্ট্রোলাইট প্রধানত ধাতব লবণ এবং জৈব দ্রাবক দ্বারা গঠিত। ব্যবহারিক প্রয়োগের জন্য তরল ইলেক্ট্রোলাইটের নিরাপত্তার বিষয়ে সতর্ক বিবেচনার প্রয়োজন, বিশেষ করে যখন ব্যাটারি তাপীয় বা বৈদ্যুতিক চাপের সম্মুখীন হয়⁴।
সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারি (এসআইবি) অদূর ভবিষ্যতে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির স্থান দখল করবে বলে আশা করা হচ্ছে, কারণ এগুলোর প্রচুর সামুদ্রিক মজুদ রয়েছে, এগুলো বিষাক্ত নয় এবং এদের উপাদান খরচ কম। ন্যানোউপাদানের সংশ্লেষণ ডেটা স্টোরেজ, ইলেকট্রনিক এবং অপটিক্যাল ডিভাইসের উন্নয়নকে ত্বরান্বিত করেছে। সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে বিভিন্ন ন্যানোকাঠামোর (যেমন, মেটাল অক্সাইড, গ্রাফিন, ন্যানোটিউব এবং ফুলারিন) প্রয়োগ বহু গবেষণাপত্রে প্রদর্শিত হয়েছে। সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য পলিমারসহ অ্যানোড উপাদানের বহুমুখী ব্যবহার এবং পরিবেশবান্ধবতার কারণে গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে। রিচার্জেবল পলিমার ব্যাটারির ক্ষেত্রে গবেষণার আগ্রহ নিঃসন্দেহে বাড়বে। অনন্য কাঠামো ও বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন নতুন পলিমার ইলেকট্রোড উপাদানগুলো পরিবেশবান্ধব শক্তি সঞ্চয় প্রযুক্তির পথ প্রশস্ত করবে বলে আশা করা যায়। যদিও সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারিতে ব্যবহারের জন্য বিভিন্ন পলিমার ইলেকট্রোড উপাদান নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে, এই ক্ষেত্রটি এখনও উন্নয়নের প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে। সোডিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য বিভিন্ন কাঠামোগত বিন্যাসসহ আরও পলিমার উপাদান অন্বেষণ করা প্রয়োজন। পলিমার ইলেকট্রোড উপাদানে সোডিয়াম আয়নের সঞ্চয় প্রক্রিয়ার উপর আমাদের বর্তমান জ্ঞানের ভিত্তিতে, এটি অনুমান করা যেতে পারে যে সংযুক্ত সিস্টেমের কার্বনিল গ্রুপ, মুক্ত মূলক এবং হেটেরোঅ্যাটমগুলি সোডিয়াম আয়নের সাথে মিথস্ক্রিয়ার জন্য সক্রিয় স্থান হিসাবে কাজ করতে পারে। অতএব, এই সক্রিয় স্থানগুলির উচ্চ ঘনত্ব সহ নতুন পলিমার তৈরি করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। জেল পলিমার ইলেক্ট্রোলাইট (GPE) একটি বিকল্প প্রযুক্তি যা ব্যাটারির নির্ভরযোগ্যতা, আয়ন পরিবাহিতা, ফুটো না হওয়া, উচ্চ নমনীয়তা এবং ভাল কর্মক্ষমতা উন্নত করে¹²।
পলিমার ম্যাট্রিক্সের মধ্যে পিভিএ (PVA) এবং পলিইথিলিন অক্সাইড (PEO)¹³-এর মতো উপাদান অন্তর্ভুক্ত। জেল ভেদ্য পলিমার (GPE) পলিমার ম্যাট্রিক্সে তরল ইলেক্ট্রোলাইটকে স্থির করে, যা বাণিজ্যিক বিভাজকের তুলনায় ফুটো হওয়ার ঝুঁকি কমায়¹⁴। পিভিএ একটি কৃত্রিম জৈব-বিয়োজনযোগ্য পলিমার। এর ভেদ্যতা বেশি, এটি সস্তা এবং অ-বিষাক্ত। উপাদানটি তার ফিল্ম তৈরির বৈশিষ্ট্য, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং আনুগত্যের জন্য পরিচিত। এটিতে কার্যকরী (OH) গ্রুপ এবং একটি উচ্চ ক্রস-লিঙ্কিং সম্ভাব্য ঘনত্বও রয়েছে¹⁵,¹⁶,¹⁷। পিভিএ-ভিত্তিক পলিমার ইলেক্ট্রোলাইটের পরিবাহিতা উন্নত করতে, ম্যাট্রিক্সের স্ফটিকতা কমাতে এবং শৃঙ্খলের নমনীয়তা বাড়াতে পলিমার মিশ্রণ, প্লাস্টিসাইজার সংযোজন, যৌগ সংযোজন এবং ইন সিটু পলিমারাইজেশন কৌশল ব্যবহার করা হয়েছে¹⁸,¹⁹,²⁰।
শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহারের জন্য পলিমারিক উপাদান তৈরির ক্ষেত্রে ব্লেন্ডিং একটি গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতি। পলিমার ব্লেন্ড প্রায়শই ব্যবহৃত হয়: (১) শিল্পক্ষেত্রে প্রাকৃতিক পলিমারের প্রক্রিয়াকরণ বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে; (২) বায়োডিগ্রেডেবল উপাদানের রাসায়নিক, ভৌত এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করতে; এবং (৩) খাদ্য প্যাকেজিং শিল্পে নতুন উপাদানের দ্রুত পরিবর্তনশীল চাহিদার সাথে খাপ খাইয়ে নিতে। কোপলিমারাইজেশনের বিপরীতে, পলিমার ব্লেন্ডিং একটি স্বল্প-ব্যয়ী প্রক্রিয়া যা কাঙ্ক্ষিত বৈশিষ্ট্য অর্জনের জন্য জটিল রাসায়নিক প্রক্রিয়ার পরিবর্তে সাধারণ ভৌত প্রক্রিয়া ব্যবহার করে। হোমোপলিমার গঠনের জন্য, বিভিন্ন পলিমার ডাইপোল-ডাইপোল বল, হাইড্রোজেন বন্ধন বা চার্জ-ট্রান্সফার কমপ্লেক্সের মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করতে পারে। প্রাকৃতিক এবং সিন্থেটিক পলিমার থেকে তৈরি ব্লেন্ডগুলি ভাল বায়োকম্প্যাটিবিলিটির সাথে চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যকে একত্রিত করতে পারে, যা কম উৎপাদন খরচে একটি উন্নত উপাদান তৈরি করে। তাই, সিন্থেটিক এবং প্রাকৃতিক পলিমার ব্লেন্ড করে বায়োরিলেভেন্ট পলিমারিক উপাদান তৈরির প্রতি ব্যাপক আগ্রহ দেখা গেছে। পিভিএ সোডিয়াম অ্যালজিনেট (NaAlg), সেলুলোজ, কাইটোসান এবং স্টার্চের সাথে মিশ্রিত করা যেতে পারে।
সোডিয়াম অ্যালজিনেট হলো একটি প্রাকৃতিক পলিমার এবং অ্যানায়নিক পলিস্যাকারাইড যা সামুদ্রিক বাদামী শৈবাল থেকে নিষ্কাশিত হয়। সোডিয়াম অ্যালজিনেট β-(1-4)-সংযুক্ত D-ম্যানুরোনিক অ্যাসিড (M) এবং α-(1-4)-সংযুক্ত L-গুলুরোনিক অ্যাসিড (G) দ্বারা গঠিত, যা হোমোপলিমারিক রূপ (পলি-M এবং পলি-G) এবং হেটেরোপলিমারিক ব্লক (MG বা GM)27-এ সংগঠিত থাকে। M এবং G ব্লকের পরিমাণ এবং আপেক্ষিক অনুপাত অ্যালজিনেটের রাসায়নিক এবং ভৌত বৈশিষ্ট্যের উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে28,29। সোডিয়াম অ্যালজিনেট এর জৈব-বিয়োজনযোগ্যতা, জৈব-সামঞ্জস্যতা, স্বল্প মূল্য, ভালো ফিল্ম-গঠনকারী বৈশিষ্ট্য এবং অ-বিষাক্ততার কারণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত এবং অধ্যয়ন করা হয়। যাইহোক, অ্যালজিনেট শৃঙ্খলে প্রচুর পরিমাণে মুক্ত হাইড্রোক্সিল (OH) এবং কার্বোক্সিলেট (COO) গ্রুপ থাকার কারণে এটি অত্যন্ত হাইড্রোফিলিক। তবে, এর ভঙ্গুরতা এবং অনমনীয়তার কারণে অ্যালজিনেটের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য দুর্বল। অতএব, জল সংবেদনশীলতা এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করার জন্য অ্যালজিনেটকে অন্যান্য সিন্থেটিক উপকরণের সাথে একত্রিত করা যেতে পারে30,31।
নতুন ইলেকট্রোড উপাদান ডিজাইন করার আগে, নতুন উপাদানগুলির উৎপাদন সম্ভাব্যতা মূল্যায়ন করার জন্য প্রায়শই ডিএফটি (DFT) গণনা ব্যবহার করা হয়। এছাড়াও, বিজ্ঞানীরা পরীক্ষামূলক ফলাফল নিশ্চিত করতে ও ভবিষ্যদ্বাণী করতে, সময় বাঁচাতে, রাসায়নিক বর্জ্য কমাতে এবং মিথস্ক্রিয়া আচরণের পূর্বাভাস দিতে আণবিক মডেলিং ব্যবহার করেন³²। আণবিক মডেলিং পদার্থ বিজ্ঞান, ন্যানোম্যাটেরিয়ালস, কম্পিউটেশনাল কেমিস্ট্রি এবং ড্রাগ ডিসকভারি সহ অনেক ক্ষেত্রে বিজ্ঞানের একটি শক্তিশালী এবং গুরুত্বপূর্ণ শাখায় পরিণত হয়েছে³³,³⁴। মডেলিং প্রোগ্রাম ব্যবহার করে, বিজ্ঞানীরা সরাসরি আণবিক ডেটা পেতে পারেন, যার মধ্যে রয়েছে শক্তি (গঠন তাপ, আয়নাইজেশন পটেনশিয়াল, অ্যাক্টিভেশন এনার্জি, ইত্যাদি) এবং জ্যামিতি (বন্ধন কোণ, বন্ধন দৈর্ঘ্য এবং টর্শন কোণ)³⁵। এছাড়াও, ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য (চার্জ, হোমো এবং লুমো ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি, ইলেকট্রন অ্যাফিনিটি), বর্ণালী বৈশিষ্ট্য (বৈশিষ্ট্যপূর্ণ কম্পন মোড এবং তীব্রতা যেমন এফটিআইআর বর্ণালী), এবং বাল্ক বৈশিষ্ট্য (আয়তন, ব্যাপন, সান্দ্রতা, মডুলাস, ইত্যাদি)³⁶ গণনা করা যেতে পারে।
LiNiPO4 তার উচ্চ শক্তি ঘনত্বের (কার্যকরী ভোল্টেজ প্রায় ৫.১ V) কারণে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির পজিটিভ ইলেকট্রোড উপাদানের সাথে প্রতিযোগিতায় সম্ভাব্য সুবিধা দেখায়। উচ্চ-ভোল্টেজ অঞ্চলে LiNiPO4-এর সুবিধা সম্পূর্ণরূপে কাজে লাগানোর জন্য, কার্যকরী ভোল্টেজ কমানো প্রয়োজন, কারণ বর্তমানে উন্নত উচ্চ-ভোল্টেজ ইলেক্ট্রোলাইট শুধুমাত্র ৪.৮ V-এর নিচের ভোল্টেজে তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল থাকতে পারে। ঝাং এবং তার সহকর্মীরা LiNiPO4-এর Ni সাইটে সমস্ত 3d, 4d, এবং 5d ট্রানজিশন মেটালের ডোপিং নিয়ে গবেষণা করেছেন, চমৎকার ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা সম্পন্ন ডোপিং প্যাটার্ন নির্বাচন করেছেন এবং এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতার আপেক্ষিক স্থিতিশীলতা বজায় রেখে LiNiPO4-এর কার্যকরী ভোল্টেজ সামঞ্জস্য করেছেন। তারা Ti, Nb, এবং Ta-ডোপড LiNiPO4-এর জন্য যথাক্রমে ৪.২১, ৩.৭৬, এবং ৩.৫০৩৭ V-এর সর্বনিম্ন কার্যকরী ভোল্টেজ পেয়েছেন।
অতএব, এই গবেষণার উদ্দেশ্য হলো রিচার্জেবল আয়ন-আয়ন ব্যাটারিতে এর প্রয়োগের জন্য কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল গণনা ব্যবহার করে PVA/NaAlg সিস্টেমের ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্য, QSAR ডেসক্রিপ্টর এবং তাপীয় বৈশিষ্ট্যের উপর প্লাস্টিসাইজার হিসেবে গ্লিসারলের প্রভাব তাত্ত্বিকভাবে অনুসন্ধান করা। PVA/NaAlg মডেল এবং গ্লিসারলের মধ্যে আণবিক মিথস্ক্রিয়া ব্যাডারের অণুর কোয়ান্টাম পারমাণবিক তত্ত্ব (QTAIM) ব্যবহার করে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।
PVA-এর সাথে NaAlg এবং তারপর গ্লিসারলের মিথস্ক্রিয়াকে প্রতিনিধিত্বকারী একটি অণু মডেলকে DFT ব্যবহার করে অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল। মডেলটি মিশরের কায়রোতে অবস্থিত ন্যাশনাল রিসার্চ সেন্টারের স্পেকট্রোস্কোপি বিভাগে Gaussian 0938 সফটওয়্যার ব্যবহার করে গণনা করা হয়েছিল। মডেলগুলোকে B3LYP/6-311G(d, p) লেভেলে³⁹,⁴⁰,⁴¹,⁴² DFT ব্যবহার করে অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল। পরীক্ষিত মডেলগুলোর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া যাচাই করার জন্য, একই তত্ত্বীয় স্তরে সম্পাদিত ফ্রিকোয়েন্সি স্টাডিজ অপ্টিমাইজ করা জ্যামিতির স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে। মূল্যায়ন করা সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে ঋণাত্মক ফ্রিকোয়েন্সির অনুপস্থিতি পটেনশিয়াল এনার্জি সারফেসের ট্রু পজিটিভ মিনিমাতে অনুমিত কাঠামোটিকে তুলে ধরে। TDM, HOMO/LUMO ব্যান্ড গ্যাপ এনার্জি এবং MESP-এর মতো ভৌত প্যারামিটারগুলো একই কোয়ান্টাম মেকানিক্যাল তত্ত্বীয় স্তরে গণনা করা হয়েছিল। এছাড়াও, সারণি ১-এ প্রদত্ত সূত্র ব্যবহার করে চূড়ান্ত গঠন তাপ, মুক্ত শক্তি, এনট্রপি, এনথালপি এবং তাপ ধারণ ক্ষমতার মতো কিছু তাপীয় পরামিতি গণনা করা হয়েছিল। পরীক্ষিত কাঠামোসমূহের পৃষ্ঠে সংঘটিত মিথস্ক্রিয়া শনাক্ত করার জন্য পরীক্ষিত মডেলগুলোকে কোয়ান্টাম থিওরি অফ অ্যাটমস ইন মলিকিউলস (QTAIM) বিশ্লেষণের অধীন করা হয়েছিল। এই গণনাগুলো Gaussian 09 সফটওয়্যার কোডে “output=wfn” কমান্ড ব্যবহার করে সম্পন্ন করা হয়েছিল এবং তারপরে Avogadro সফটওয়্যার কোড43 ব্যবহার করে দৃশ্যমান করা হয়েছিল।
যেখানে E হলো অভ্যন্তরীণ শক্তি, P হলো চাপ, V হলো আয়তন, Q হলো সিস্টেম এবং তার পরিবেশের মধ্যে তাপ বিনিময়, T হলো তাপমাত্রা, ΔH হলো এনথালপি পরিবর্তন, ΔG হলো মুক্ত শক্তির পরিবর্তন, ΔS হলো এনট্রপি পরিবর্তন, a এবং b হলো কম্পন পরামিতি, q হলো পারমাণবিক চার্জ, এবং C হলো পারমাণবিক ইলেকট্রন ঘনত্ব৪৪,৪৫। অবশেষে, একই কাঠামোসমূহকে অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল এবং মিশরের কায়রোতে অবস্থিত জাতীয় গবেষণা কেন্দ্রের স্পেকট্রোস্কোপি বিভাগে SCIGRESS সফটওয়্যার কোড৪৬ ব্যবহার করে PM6 স্তরে QSAR পরামিতিসমূহ গণনা করা হয়েছিল।
আমাদের পূর্ববর্তী গবেষণায়⁴⁷, আমরা তিনটি PVA এককের সাথে দুটি NaAlg এককের মিথস্ক্রিয়া বর্ণনা করে এমন সবচেয়ে সম্ভাব্য মডেলটি মূল্যায়ন করেছি, যেখানে গ্লিসারল একটি প্লাস্টিসাইজার হিসাবে কাজ করে। উপরে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, PVA এবং NaAlg-এর মিথস্ক্রিয়ার দুটি সম্ভাবনা রয়েছে। 3PVA-2Na Alg (কার্বন সংখ্যা ১০-এর উপর ভিত্তি করে) এবং Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg নামক দুটি মডেলের, বিবেচিত অন্যান্য কাঠামোর তুলনায় সর্বনিম্ন শক্তি ব্যবধানের মান⁴⁸ রয়েছে। অতএব, PVA/Na Alg মিশ্র পলিমারের সবচেয়ে সম্ভাব্য মডেলে Gly সংযোজনের প্রভাব পরবর্তী দুটি কাঠামো ব্যবহার করে অনুসন্ধান করা হয়েছিল: 3PVA-(C10)2Na Alg (সহজবোধ্যতার জন্য 3PVA-2Na Alg হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে) এবং Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg। সাহিত্য অনুসারে, PVA, NaAlg এবং গ্লিসারল শুধুমাত্র হাইড্রোক্সিল কার্যকরী গ্রুপগুলির মধ্যে দুর্বল হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করতে পারে। যেহেতু পিভিএ ট্রাইমার এবং এনএএলজি ও গ্লিসারল ডাইমার উভয়ের মধ্যেই একাধিক ওএইচ গ্রুপ রয়েছে, তাই এই ওএইচ গ্রুপগুলোর যেকোনো একটির মাধ্যমে সংযোগটি সাধিত হতে পারে। চিত্র ১-এ মডেল গ্লিসারল অণু এবং মডেল অণু 3PVA-2Na Alg-এর মধ্যকার মিথস্ক্রিয়া দেখানো হয়েছে, এবং চিত্র ২-এ মডেল অণু Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg এবং গ্লিসারলের বিভিন্ন ঘনত্বের মধ্যকার মিথস্ক্রিয়ার নির্মিত মডেলটি দেখানো হয়েছে।
অনুকূলিত কাঠামোসমূহ: (ক) Gly এবং 3PVA − 2Na Alg, (খ) 1 Gly, (গ) 2 Gly, (ঘ) 3 Gly, (ঙ) 4 Gly, এবং (চ) 5 Gly-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে।
(ক) ১টি Gly, (খ) ২টি Gly, (গ) ৩টি Gly, (ঘ) ৪টি Gly, (ঙ) ৫টি Gly, এবং (চ) ৬টি Gly-এর সাথে মিথস্ক্রিয়ারত Term 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg-এর অপ্টিমাইজড কাঠামো।
যেকোনো ইলেকট্রোড উপাদানের বিক্রিয়াশীলতা অধ্যয়নের ক্ষেত্রে ইলেকট্রন ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি একটি গুরুত্বপূর্ণ বিবেচ্য বিষয়। কারণ, কোনো উপাদান বাহ্যিক পরিবর্তনের সম্মুখীন হলে ইলেকট্রনের আচরণ এই প্যারামিটার দ্বারা বর্ণিত হয়। অতএব, পরীক্ষিত সকল কাঠামোর জন্য HOMO/LUMO-এর ইলেকট্রন ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি নির্ণয় করা আবশ্যক। সারণি ২-এ গ্লিসারল যোগ করার ফলে 3PVA-(C10)2Na Alg এবং Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg-এর HOMO/LUMO শক্তির পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। রেফারেন্স ৪৭ অনুযায়ী, 3PVA-(C10)2Na Alg-এর Eg-এর মান হলো 0.2908 eV, যেখানে দ্বিতীয় মিথস্ক্রিয়ার সম্ভাবনা নির্দেশকারী কাঠামোর (অর্থাৎ, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) Eg-এর মান হলো 0.5706 eV।
তবে, দেখা গেছে যে গ্লিসারল যোগ করার ফলে 3PVA-(C10)2Na Alg-এর Eg মানে সামান্য পরিবর্তন হয়েছে। যখন 3PVA-(C10)2NaAlg ১, ২, ৩, ৪ এবং ৫টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন এর Eg মান যথাক্রমে ০.৩০২, ০.২৯৯, ০.৩০৮, ০.২৮৯ এবং ০.২৮১ eV হয়। তবে, একটি মূল্যবান পর্যবেক্ষণ হলো যে ৩টি গ্লিসারল একক যোগ করার পর, Eg মান 3PVA-(C10)2Na Alg-এর চেয়ে ছোট হয়ে যায়। 3PVA-(C10)2Na Alg-এর সাথে পাঁচটি গ্লিসারল এককের মিথস্ক্রিয়ার মডেলটিই সবচেয়ে সম্ভাব্য মিথস্ক্রিয়া মডেল। এর অর্থ হলো, গ্লিসারল এককের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে মিথস্ক্রিয়ার সম্ভাবনাও বৃদ্ধি পায়।
এদিকে, মিথস্ক্রিয়ার দ্বিতীয় সম্ভাবনার জন্য, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly এবং Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly মডেল অণুগুলোর HOMO/LUMO শক্তি যথাক্রমে 1.343, 1.347, 0.976, 0.607, 0.348 এবং 0.496 eV হয়। সারণি ২-এ সকল কাঠামোর জন্য গণনাকৃত HOMO/LUMO ব্যান্ড গ্যাপ শক্তি দেখানো হয়েছে। অধিকন্তু, প্রথম গ্রুপের মিথস্ক্রিয়া সম্ভাবনার একই আচরণ এখানেও পুনরাবৃত্ত হয়েছে।
সলিড স্টেট ফিজিক্সের ব্যান্ড তত্ত্ব অনুসারে, কোনো ইলেকট্রোড উপাদানের ব্যান্ড গ্যাপ কমার সাথে সাথে উপাদানটির ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা বৃদ্ধি পায়। সোডিয়াম-আয়ন ক্যাথোড উপাদানের ব্যান্ড গ্যাপ কমানোর জন্য ডোপিং একটি প্রচলিত পদ্ধতি। জিয়াং ও তার সহকর্মীরা β-NaMnO2 স্তরযুক্ত উপাদানের ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা উন্নত করার জন্য Cu ডোপিং ব্যবহার করেছেন। DFT গণনার মাধ্যমে তারা দেখেছেন যে, ডোপিং উপাদানটির ব্যান্ড গ্যাপ 0.7 eV থেকে 0.3 eV-তে কমিয়ে দিয়েছে। এটি নির্দেশ করে যে Cu ডোপিং β-NaMnO2 উপাদানের ইলেকট্রনিক পরিবাহিতা উন্নত করে।
MESP-কে আণবিক চার্জ বন্টন এবং একটি একক ধনাত্মক চার্জের মধ্যেকার মিথস্ক্রিয়া শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। MESP-কে রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং বিক্রিয়াশীলতা বোঝা ও ব্যাখ্যা করার জন্য একটি কার্যকর হাতিয়ার হিসেবে বিবেচনা করা হয়। পলিমারিক পদার্থগুলোর মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার প্রক্রিয়াগুলো বোঝার জন্য MESP ব্যবহার করা যেতে পারে। MESP অধ্যয়নাধীন যৌগের অভ্যন্তরে চার্জ বন্টন বর্ণনা করে। এছাড়াও, MESP অধ্যয়নাধীন পদার্থগুলোর সক্রিয় স্থান সম্পর্কে তথ্য প্রদান করে। চিত্র ৩-এ B3LYP/6-311G(d, p) তত্ত্বীয় স্তরে পূর্বাভাসিত 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, এবং 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly-এর MESP প্লট দেখানো হয়েছে।
(ক) Gly এবং 3PVA − 2Na Alg এর সাথে (খ) 1 Gly, (গ) 2 Gly, (ঘ) 3 Gly, (ঙ) 4 Gly, এবং (চ) 5 Gly এর মিথস্ক্রিয়ার জন্য B3LYP/6-311 g(d, p) দ্বারা গণনাকৃত MESP কনট্যুর।
এদিকে, চিত্র ৪-এ যথাক্রমে Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 2Gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 3gly, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 4Gly, Term 1Na Alg- 3PVA – Mid 1Na Alg- 5gly এবং Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly-এর জন্য MESP-এর গণনাকৃত ফলাফল দেখানো হয়েছে। গণনাকৃত MESP-কে একটি কন্ট্যুর আচরণ হিসেবে উপস্থাপন করা হয়েছে। কন্ট্যুর রেখাগুলোকে বিভিন্ন রঙ দ্বারা প্রকাশ করা হয়েছে। প্রতিটি রঙ একটি ভিন্ন তড়িৎ ঋণাত্মকতার মান নির্দেশ করে। লাল রঙ অত্যন্ত তড়িৎ ঋণাত্মক বা সক্রিয় স্থানগুলোকে নির্দেশ করে। অন্যদিকে, হলুদ রঙটি কাঠামোর ৪৯, ৫০, ৫১ নম্বর নিরপেক্ষ স্থানগুলোকে নির্দেশ করে। MESP-এর ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, পরীক্ষিত মডেলগুলোর চারপাশে লাল রঙের বৃদ্ধির সাথে সাথে 3PVA-(C10)2Na Alg-এর বিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি পেয়েছে। অন্যদিকে, বিভিন্ন গ্লিসারল উপাদানের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg মডেল অণুর MESP ম্যাপে লাল রঙের তীব্রতা হ্রাস পায়। প্রস্তাবিত কাঠামোর চারপাশে লাল রঙের বিন্যাসের পরিবর্তন বিক্রিয়াশীলতাকে প্রতিফলিত করে, অপরদিকে তীব্রতার বৃদ্ধি গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির কারণে 3PVA-(C10)2Na Alg মডেল অণুর তড়িৎ ঋণাত্মকতা বৃদ্ধিকে নিশ্চিত করে।
B3LYP/6-311 g(d, p) পদ্ধতিতে গণনাকৃত 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg-এর MESP টার্ম, যা (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, এবং (f) 6 Gly-এর সাথে মিথস্ক্রিয়া করে।
প্রস্তাবিত সমস্ত কাঠামোর তাপীয় পরামিতি, যেমন—এনথালপি, এনট্রপি, তাপ ধারণ ক্ষমতা, মুক্ত শক্তি এবং গঠন তাপ, ২০০ কেলভিন থেকে ৫০০ কেলভিন পর্যন্ত বিভিন্ন তাপমাত্রায় গণনা করা হয়েছে। ভৌত সিস্টেমের আচরণ বর্ণনা করার জন্য, তাদের ইলেকট্রনীয় আচরণের পাশাপাশি, একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে তাপমাত্রার সাপেক্ষে তাদের তাপীয় আচরণ অধ্যয়ন করাও প্রয়োজন, যা সারণি ১-এ প্রদত্ত সমীকরণগুলো ব্যবহার করে গণনা করা যায়। এই তাপীয় পরামিতিগুলোর অধ্যয়নকে বিভিন্ন তাপমাত্রায় এই ধরনের ভৌত সিস্টেমের প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং স্থিতিশীলতার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক হিসেবে বিবেচনা করা হয়।
PVA ট্রাইমারের এনথালপির ক্ষেত্রে, এটি প্রথমে NaAlg ডাইমারের সাথে, তারপর ১০ নং কার্বন পরমাণুর সাথে সংযুক্ত OH গ্রুপের মাধ্যমে এবং সবশেষে গ্লিসারলের সাথে বিক্রিয়া করে। এনথালপি হলো একটি তাপগতিবিদ্যাগত সিস্টেমের শক্তির পরিমাপ। এনথালপি একটি সিস্টেমের মোট তাপের সমান, যা সিস্টেমটির অভ্যন্তরীণ শক্তি এবং এর আয়তন ও চাপের গুণফলের যোগফলের সমতুল্য। অন্য কথায়, এনথালপি দেখায় যে কোনো পদার্থে কী পরিমাণ তাপ এবং কাজ যোগ করা হয় বা তা থেকে কী পরিমাণ তাপ এবং কাজ অপসারণ করা হয়।
চিত্র ৫-এ বিভিন্ন গ্লিসারল ঘনত্বের সাথে 3PVA-(C10)2Na Alg-এর বিক্রিয়াকালীন এনথালপি পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। A0, A1, A2, A3, A4, এবং A5 সংক্ষেপণগুলো যথাক্রমে মডেল অণু 3PVA-(C10)2Na Alg, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly, এবং 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly-কে নির্দেশ করে। চিত্র ৫ক থেকে দেখা যায় যে, তাপমাত্রা এবং গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে এনথালপি বৃদ্ধি পায়। ২০০ কেলভিন তাপমাত্রায় 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (অর্থাৎ, A5) গঠনটির এনথালপি হলো ২৭.৯৬৬ ক্যালরি/মোল, অপরদিকে ২০০ কেলভিন তাপমাত্রায় 3PVA- 2NaAlg গঠনটির এনথালপি হলো ১৩.৪৯০ ক্যালরি/মোল। পরিশেষে, যেহেতু এনথালপি ধনাত্মক, তাই এই বিক্রিয়াটি তাপগ্রাহী।
এনট্রপিকে একটি বদ্ধ তাপগতিবিদ্যাগত সিস্টেমে অনুপলব্ধ শক্তির পরিমাপ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় এবং এটিকে প্রায়শই সিস্টেমের বিশৃঙ্খলার পরিমাপ হিসাবে বিবেচনা করা হয়। চিত্র 5b-তে তাপমাত্রার সাথে 3PVA-(C10)2NaAlg-এর এনট্রপির পরিবর্তন এবং এটি কীভাবে বিভিন্ন গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে তা দেখানো হয়েছে। গ্রাফটি দেখায় যে তাপমাত্রা 200 K থেকে 500 K পর্যন্ত বাড়ার সাথে সাথে এনট্রপি রৈখিকভাবে পরিবর্তিত হয়। চিত্র 5b স্পষ্টভাবে দেখায় যে 200 K তাপমাত্রায় 3PVA-(C10)2Na Alg মডেলের এনট্রপি 200 cal/K/mol-এর দিকে ধাবিত হয়, কারণ 3PVA-(C10)2Na Alg মডেলে ল্যাটিস বিশৃঙ্খলা কম থাকে। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে 3PVA-(C10)2Na Alg মডেলটি বিশৃঙ্খল হয়ে পড়ে এবং এটিই তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে এনট্রপির বৃদ্ধিকে ব্যাখ্যা করে। অধিকন্তু, এটি স্পষ্ট যে 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly-এর কাঠামোর এনট্রপির মান সর্বোচ্চ।
চিত্র 5c-তেও একই আচরণ পরিলক্ষিত হয়, যা তাপমাত্রার সাথে তাপ ধারণ ক্ষমতার পরিবর্তন দেখায়। তাপ ধারণ ক্ষমতা হলো একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ পদার্থের তাপমাত্রা 1 °C পরিবর্তন করতে প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ। চিত্র 5c-তে 1, 2, 3, 4, এবং 5টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে মডেল অণু 3PVA-(C10)2NaAlg-এর তাপ ধারণ ক্ষমতার পরিবর্তন দেখানো হয়েছে। চিত্রটি দেখায় যে মডেল 3PVA-(C10)2NaAlg-এর তাপ ধারণ ক্ষমতা তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে তাপ ধারণ ক্ষমতার এই পরিলক্ষিত বৃদ্ধি ফোনন তাপীয় কম্পনের কারণে ঘটে। এছাড়াও, এমন প্রমাণ রয়েছে যে গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধি করলে মডেল 3PVA-(C10)2NaAlg-এর তাপ ধারণ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। অধিকন্তু, গঠনটি দেখায় যে অন্যান্য গঠনের তুলনায় 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly-এর তাপ ধারণ ক্ষমতার মান সর্বোচ্চ।
অধ্যয়নকৃত কাঠামোসমূহের জন্য মুক্ত শক্তি এবং চূড়ান্ত গঠন তাপের মতো অন্যান্য পরামিতি গণনা করা হয়েছিল এবং যথাক্রমে চিত্র 5d এবং e-তে দেখানো হয়েছে। চূড়ান্ত গঠন তাপ হলো স্থির চাপে কোনো বিশুদ্ধ পদার্থকে তার উপাদানসমূহ থেকে গঠন করার সময় নির্গত বা শোষিত তাপ। মুক্ত শক্তিকে শক্তির অনুরূপ একটি ধর্ম হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে, অর্থাৎ, এর মান প্রতিটি তাপগতিগত অবস্থায় পদার্থের পরিমাণের উপর নির্ভর করে। 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly-এর মুক্ত শক্তি এবং গঠন তাপ ছিল সর্বনিম্ন এবং যথাক্রমে -1318.338 এবং -1628.154 kcal/mol। এর বিপরীতে, অন্যান্য কাঠামোর তুলনায় 3PVA-(C10)2NaAlg-এর প্রতিনিধিত্বকারী কাঠামোটির মুক্ত শক্তি এবং গঠন তাপের মান সর্বোচ্চ, যথাক্রমে -690.340 এবং -830.673 kcal/mol। চিত্র 5-এ যেমন দেখানো হয়েছে, গ্লিসারলের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে বিভিন্ন তাপীয় ধর্ম পরিবর্তিত হয়। গিবস মুক্ত শক্তি ঋণাত্মক, যা নির্দেশ করে যে প্রস্তাবিত কাঠামোটি স্থিতিশীল।
PM6 বিশুদ্ধ 3PVA- (C10) 2Na Alg (মডেল A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (মডেল A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (মডেল A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (মডেল A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (মডেল A4), এবং 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (মডেল A5)-এর তাপীয় পরামিতিগুলো গণনা করেছে, যেখানে (a) হলো এনথালপি, (b) এনট্রপি, (c) তাপ ধারণ ক্ষমতা, (d) মুক্ত শক্তি, এবং (e) গঠন তাপ।
অন্যদিকে, পিভিএ ট্রাইমার এবং ডাইমেরিক NaAlg-এর মধ্যে দ্বিতীয় মিথস্ক্রিয়া পদ্ধতিটি পিভিএ ট্রাইমার কাঠামোর প্রান্তীয় এবং মধ্যবর্তী OH গ্রুপগুলিতে ঘটে। প্রথম গ্রুপের মতোই, একই স্তরের তত্ত্ব ব্যবহার করে তাপীয় পরামিতিগুলি গণনা করা হয়েছিল। চিত্র 6a-e এনথালপি, এনট্রপি, তাপ ধারণ ক্ষমতা, মুক্ত শক্তি এবং পরিশেষে, গঠন তাপের পরিবর্তনগুলি দেখায়। চিত্র 6a-c দেখায় যে, ১, ২, ৩, ৪, ৫ এবং ৬টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়া করার সময় Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg-এর এনথালপি, এনট্রপি এবং তাপ ধারণ ক্ষমতা প্রথম গ্রুপের মতোই আচরণ করে। অধিকন্তু, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এদের মান ক্রমান্বয়ে বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, প্রস্তাবিত Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg মডেলে, গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে এনথালপি, এনট্রপি এবং তাপ ধারণ ক্ষমতার মান বৃদ্ধি পেয়েছে। B0, B1, B2, B3, B4, B5 এবং B6 সংক্ষেপণগুলো যথাক্রমে নিম্নলিখিত গঠনসমূহকে নির্দেশ করে: Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 2gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 3gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 4 Gly, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 5 Gly এবং Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly। চিত্র ৬ক–গ-তে যেমন দেখানো হয়েছে, এটি স্পষ্ট যে গ্লিসারল এককের সংখ্যা ১ থেকে ৬ পর্যন্ত বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে এনথালপি, এনট্রপি এবং তাপ ধারণ ক্ষমতার মান বৃদ্ধি পায়।
PM6 বিশুদ্ধ Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (মডেল B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (মডেল B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (মডেল B2), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (মডেল B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (মডেল B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (মডেল B5), এবং Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (মডেল B6)-এর তাপীয় প্যারামিটারগুলো গণনা করেছে, যার মধ্যে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে (ক) এনথালপি, (খ) এনট্রপি, (গ) তাপ ধারণ ক্ষমতা, (ঘ) মুক্ত শক্তি, এবং (ঙ) গঠন তাপ।
এছাড়াও, অন্যান্য কাঠামোর তুলনায় Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly কাঠামোটির এনথালপি, এনট্রপি এবং তাপ ধারণ ক্ষমতার মান সর্বোচ্চ। এদের মধ্যে, Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg-এর ক্ষেত্রে এদের মান যথাক্রমে 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K এবং 131.323 kcal/mol থেকে বেড়ে Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly-এর ক্ষেত্রে যথাক্রমে 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K এবং 275.923 kcal/mol হয়েছে।
তবে, চিত্র 6d এবং e মুক্ত শক্তি এবং চূড়ান্ত গঠন তাপ (HF)-এর তাপমাত্রা নির্ভরতা দেখায়। HF-কে সেই এনথালপি পরিবর্তন হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে যা স্বাভাবিক এবং প্রমাণ অবস্থায় কোনো পদার্থের উপাদানসমূহ থেকে এক মোল পদার্থ গঠিত হওয়ার সময় ঘটে। চিত্র থেকে এটি স্পষ্ট যে, পরীক্ষিত সমস্ত কাঠামোর মুক্ত শক্তি এবং চূড়ান্ত গঠন তাপ তাপমাত্রার উপর একটি রৈখিক নির্ভরতা দেখায়, অর্থাৎ, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে এগুলি ধীরে ধীরে এবং রৈখিকভাবে বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, চিত্রটি আরও নিশ্চিত করেছে যে Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly কাঠামোটির মুক্ত শক্তি এবং HF সর্বনিম্ন। উভয় প্যারামিটারই Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly-এর ক্ষেত্রে -758.337 থেকে -899.741 K cal/mol থেকে কমে যথাক্রমে -1,476.591 এবং -1,828.523 K cal/mol হয়েছে। ফলাফল থেকে এটা স্পষ্ট যে, গ্লিসারল এককের বৃদ্ধির সাথে সাথে HF হ্রাস পায়। এর অর্থ হলো, কার্যকরী গ্রুপ বৃদ্ধির কারণে বিক্রিয়াশীলতাও বৃদ্ধি পায় এবং ফলস্বরূপ বিক্রিয়াটি সম্পন্ন করতে কম শক্তির প্রয়োজন হয়। এটি নিশ্চিত করে যে, এর উচ্চ বিক্রিয়াশীলতার কারণে প্লাস্টিকাইজড PVA/NaAlg ব্যাটারিতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
সাধারণত, তাপমাত্রার প্রভাবকে দুই ভাগে ভাগ করা হয়: নিম্ন-তাপমাত্রার প্রভাব এবং উচ্চ-তাপমাত্রার প্রভাব। নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব প্রধানত উচ্চ অক্ষাংশে অবস্থিত দেশগুলিতে অনুভূত হয়, যেমন গ্রিনল্যান্ড, কানাডা এবং রাশিয়া। শীতকালে, এই জায়গাগুলিতে বাইরের বাতাসের তাপমাত্রা শূন্য ডিগ্রি সেলসিয়াসের অনেক নিচে থাকে। নিম্ন তাপমাত্রার কারণে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির আয়ুষ্কাল এবং কার্যক্ষমতা প্রভাবিত হতে পারে, বিশেষ করে প্লাগ-ইন হাইব্রিড ইলেকট্রিক যানবাহন, বিশুদ্ধ ইলেকট্রিক যানবাহন এবং হাইব্রিড ইলেকট্রিক যানবাহনে ব্যবহৃত ব্যাটারির ক্ষেত্রে। মহাকাশ ভ্রমণ হলো আরেকটি শীতল পরিবেশ যেখানে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির প্রয়োজন হয়। উদাহরণস্বরূপ, মঙ্গল গ্রহের তাপমাত্রা -১২০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত নেমে যেতে পারে, যা মহাকাশযানে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ব্যবহারের ক্ষেত্রে একটি উল্লেখযোগ্য বাধা সৃষ্টি করে। নিম্ন অপারেটিং তাপমাত্রা লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চার্জ স্থানান্তর হার এবং রাসায়নিক বিক্রিয়ার সক্রিয়তা হ্রাস করতে পারে, যার ফলে ইলেকট্রোডের অভ্যন্তরে লিথিয়াম আয়নের ব্যাপন হার এবং ইলেক্ট্রোলাইটে আয়নিক পরিবাহিতা কমে যায়। এই অবক্ষয়ের ফলে শক্তি ধারণক্ষমতা এবং ক্ষমতা হ্রাস পায় এবং কখনও কখনও কার্যক্ষমতাও কমে যায়৫৩।
উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাব উচ্চ এবং নিম্ন উভয় তাপমাত্রার পরিবেশ সহ বিস্তৃত পরিসরের প্রয়োগ পরিবেশে ঘটে, যেখানে নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব প্রধানত নিম্ন তাপমাত্রার প্রয়োগ পরিবেশেই সীমাবদ্ধ থাকে। নিম্ন তাপমাত্রার প্রভাব প্রাথমিকভাবে পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয়, অন্যদিকে উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাবকে সাধারণত কার্যকালীন সময়ে লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির অভ্যন্তরের উচ্চ তাপমাত্রার জন্য আরও সঠিকভাবে দায়ী করা হয়।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি উচ্চ কারেন্টের পরিস্থিতিতে (দ্রুত চার্জিং এবং দ্রুত ডিসচার্জিং সহ) তাপ উৎপন্ন করে, যার ফলে এর অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়। উচ্চ তাপমাত্রার সংস্পর্শে এলে ব্যাটারির কার্যক্ষমতাও হ্রাস পেতে পারে, যার মধ্যে ধারণক্ষমতা এবং শক্তির হ্রাস অন্তর্ভুক্ত। সাধারণত, উচ্চ তাপমাত্রায় লিথিয়ামের ক্ষয় এবং সক্রিয় উপাদানের পুনরুদ্ধারের কারণে ধারণক্ষমতা কমে যায় এবং অভ্যন্তরীণ রোধ বৃদ্ধির কারণে শক্তি হ্রাস পায়। তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণের বাইরে চলে গেলে থার্মাল রানঅ্যাওয়ে ঘটে, যা কিছু ক্ষেত্রে স্বতঃস্ফূর্ত দহন বা এমনকি বিস্ফোরণের কারণ হতে পারে।
QSAR গণনা হলো একটি গণনাভিত্তিক বা গাণিতিক মডেলিং পদ্ধতি, যা যৌগসমূহের জৈবিক কার্যকলাপ এবং গাঠনিক বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্ক শনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। পরিকল্পিত সমস্ত অণুকে অপ্টিমাইজ করা হয়েছিল এবং PM6 স্তরে কিছু QSAR বৈশিষ্ট্য গণনা করা হয়েছিল। সারণি ৩-এ গণনাকৃত কিছু QSAR বর্ণনাকারীর তালিকা দেওয়া হয়েছে। এই ধরনের বর্ণনাকারীর উদাহরণ হলো চার্জ, TDM, মোট শক্তি (E), আয়নীকরণ বিভব (IP), Log P, এবং পোলারাইজেবিলিটি (IP এবং Log P নির্ণয়ের সূত্রের জন্য সারণি ১ দেখুন)।
গণনার ফলাফল থেকে দেখা যায় যে, পরীক্ষিত সমস্ত কাঠামোর মোট চার্জ শূন্য, কারণ তারা ভূমি অবস্থায় (ground state) রয়েছে। প্রথম মিথস্ক্রিয়া সম্ভাবনার ক্ষেত্রে, গ্লিসারলের TDM ছিল 2.788 ডিবাই এবং 3PVA-(C10)2Na Alg-এর জন্য 6.840 ডিবাই, যেখানে 3PVA-(C10)2Na Alg যখন যথাক্রমে 1, 2, 3, 4 এবং 5 একক গ্লিসারলের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন TDM-এর মান বেড়ে 17.990 ডিবাই, 8.848 ডিবাই, 5.874 ডিবাই, 7.568 ডিবাই এবং 12.779 ডিবাই হয়। TDM-এর মান যত বেশি, পরিবেশের সাথে এর বিক্রিয়াশীলতাও তত বেশি।
মোট শক্তি (E) গণনা করা হয়েছিল এবং গ্লিসারল ও 3PVA-(C10)2 NaAlg-এর E-এর মান যথাক্রমে -141.833 eV এবং -200092.503 eV পাওয়া গেছে। এদিকে, 3PVA-(C10)2 NaAlg-এর প্রতিনিধিত্বকারী কাঠামোসমূহ যখন ১, ২, ৩, ৪ এবং ৫টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন E-এর মান যথাক্রমে -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 এবং -1548.031 eV হয়। গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধি করলে মোট শক্তি হ্রাস পায় এবং ফলস্বরূপ বিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি পায়। মোট শক্তি গণনার উপর ভিত্তি করে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়া গেছে যে, 3PVA-2Na Alg-5 Gly মডেল অণুটি অন্যান্য মডেল অণুগুলোর তুলনায় অধিক বিক্রিয়াশীল। এই ঘটনাটি তাদের কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত। 3PVA-(C10)2NaAlg-এ কেবল দুটি -COONa গ্রুপ রয়েছে, যেখানে অন্যান্য কাঠামোতে দুটি -COONa গ্রুপের পাশাপাশি বেশ কয়েকটি OH গ্রুপও থাকে, যার অর্থ হলো পরিবেশের প্রতি তাদের বিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি পায়।
এছাড়াও, এই গবেষণায় সমস্ত কাঠামোর আয়নীকরণ শক্তি (IE) বিবেচনা করা হয়েছে। আয়নীকরণ শক্তি হলো অধ্যয়নকৃত মডেলের বিক্রিয়াশীলতা পরিমাপের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্যারামিটার। একটি অণুর এক বিন্দু থেকে অসীম দূরত্বে একটি ইলেকট্রন সরাতে যে শক্তির প্রয়োজন হয়, তাকে আয়নীকরণ শক্তি বলে। এটি অণুর আয়নীকরণের মাত্রা (অর্থাৎ বিক্রিয়াশীলতা) প্রকাশ করে। আয়নীকরণ শক্তি যত বেশি হয়, বিক্রিয়াশীলতা তত কম হয়। ১, ২, ৩, ৪ এবং ৫টি গ্লিসারল এককের সাথে 3PVA-(C10)2NaAlg-এর মিথস্ক্রিয়ার IE-এর ফলাফল ছিল যথাক্রমে -৯.২৫৬, -৯.৩৯৩, -৯.৩৯৩, -৯.২৪৮ এবং -৯.৩২৩ eV, যেখানে গ্লিসারল এবং 3PVA-(C10)2NaAlg-এর IE ছিল যথাক্রমে -৫.১৫৭ এবং -৯.৩৪১ eV। যেহেতু গ্লিসারল যোগ করার ফলে IP মান হ্রাস পেয়েছে, তাই আণবিক সক্রিয়তা বৃদ্ধি পেয়েছে, যা তড়িৎ-রাসায়নিক যন্ত্রপাতিতে PVA/NaAlg/গ্লিসারল মডেল অণুর প্রয়োগযোগ্যতা বাড়ায়।
সারণি ৩-এর পঞ্চম বর্ণনাকারীটি হলো Log P, যা হলো বিভাজন সহগের লগারিদম এবং এটি পরীক্ষাধীন কাঠামোটি হাইড্রোফিলিক নাকি হাইড্রোফোবিক তা বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়। একটি ঋণাত্মক Log P মান একটি হাইড্রোফিলিক অণুকে নির্দেশ করে, যার অর্থ হলো এটি জলে সহজে দ্রবীভূত হয় এবং জৈব দ্রাবকে সহজে দ্রবীভূত হয় না। একটি ধনাত্মক মান এর বিপরীত প্রক্রিয়াকে নির্দেশ করে।
প্রাপ্ত ফলাফলের ভিত্তিতে এই সিদ্ধান্তে আসা যায় যে, সমস্ত কাঠামোই হাইড্রোফিলিক, কারণ এদের Log P মান (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly এবং 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) হলো যথাক্রমে -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 এবং -8.504, যেখানে গ্লিসারলের Log P মান মাত্র -1.081 এবং 3PVA-(C10)2Na Alg-এর Log P মান মাত্র -3.100। এর মানে হলো, কোনো কাঠামোর মধ্যে পানির অণু অন্তর্ভুক্ত হওয়ার ফলে সেটির বৈশিষ্ট্যগুলো পরিবর্তিত হবে।
অবশেষে, একটি অর্ধ-অভিজ্ঞতামূলক পদ্ধতি ব্যবহার করে PM6 স্তরে সমস্ত কাঠামোর পোলারাইজেবিলিটিও গণনা করা হয়। পূর্বে উল্লেখ করা হয়েছিল যে বেশিরভাগ পদার্থের পোলারাইজেবিলিটি বিভিন্ন কারণের উপর নির্ভর করে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কারণ হলো অধ্যয়নাধীন কাঠামোর আয়তন। 3PVA এবং 2NaAlg-এর মধ্যে প্রথম ধরনের মিথস্ক্রিয়া জড়িত সমস্ত কাঠামোর জন্য (মিথস্ক্রিয়াটি ১০ নম্বর কার্বন পরমাণুর মাধ্যমে ঘটে), গ্লিসারল যোগ করার ফলে পোলারাইজেবিলিটি উন্নত হয়। ১, ২, ৩, ৪ এবং ৫টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়ার কারণে পোলারাইজেবিলিটি ২৯.৬৯০ Å থেকে বেড়ে যথাক্রমে ৩৫.০৭৬, ৪০.৬৬৫, ৪৫.১৭৭, ৫০.২৩৯ এবং ৫৪.৬৩৮ Å হয়। এইভাবে, দেখা গেল যে সর্বোচ্চ পোলারাইজেবিলিটি সম্পন্ন মডেল অণুটি হলো 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, অপরদিকে সর্বনিম্ন পোলারাইজেবিলিটি সম্পন্ন মডেল অণুটি হলো 3PVA-(C10)2NaAlg, যার মান ২৯.৬৯০ Å।
QSAR বর্ণনাকারীর মূল্যায়নে দেখা গেছে যে 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly কাঠামোটি প্রথম প্রস্তাবিত মিথস্ক্রিয়ার জন্য সবচেয়ে প্রতিক্রিয়াশীল।
PVA ট্রাইমার এবং NaAlg ডাইমারের মধ্যে দ্বিতীয় মিথস্ক্রিয়া পদ্ধতির ক্ষেত্রে, ফলাফল থেকে দেখা যায় যে তাদের চার্জ পূর্ববর্তী বিভাগে প্রথম মিথস্ক্রিয়ার জন্য প্রস্তাবিত চার্জের অনুরূপ। সমস্ত কাঠামোর ইলেকট্রনিক চার্জ শূন্য, যার অর্থ হলো তারা সকলেই ভূমি অবস্থায় রয়েছে।
সারণি ৪-এ দেখানো হয়েছে যে, যখন Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ১, ২, ৩, ৪, ৫ এবং ৬ একক গ্লিসারলের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন এর TDM মান (PM6 স্তরে গণনাকৃত) ১১.৫৮১ ডিবাই থেকে বৃদ্ধি পেয়ে যথাক্রমে ১৫.৭৫৬, ১৯.৭২০, ২১.৭৫৬, ২২.৭৩২, ১৫.৫০৭ এবং ১৫.৭৫৬ হয়। তবে, গ্লিসারল এককের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে মোট শক্তি হ্রাস পায়, এবং যখন Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক গ্লিসারল এককের (১ থেকে ৬) সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, তখন মোট শক্তি হয় যথাক্রমে − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, এবং − 1637.432 eV।
দ্বিতীয় মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্যতা, IP, Log P এবং পোলারাইজেবিলিটির জন্য PM6 তত্ত্বের স্তরে গণনা করা হয়। সুতরাং, তারা আণবিক বিক্রিয়াশীলতার তিনটি সবচেয়ে শক্তিশালী বর্ণনাকারী বিবেচনা করেছেন। ১, ২, ৩, ৪, ৫ এবং ৬টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়াকারী End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-এর গঠনগুলোর জন্য, IP −৯.৩৮৫ eV থেকে বেড়ে যথাক্রমে −৮.৯৪৬, −৮.৮৪৮, −৮.৪৩০, −৯.৫৩৭, −৭.৯৯৭ এবং −৮.৯০০ eV হয়। তবে, গ্লিসারলের সাথে End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg-এর প্লাস্টিকাইজেশনের কারণে গণনাকৃত Log P-এর মান কম ছিল। গ্লিসারলের পরিমাণ ১ থেকে ৬-এ বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে, এর মান -৩.৬৪৩-এর পরিবর্তে -৫.৩৩৪, -৬.৪১৫, -৭.৪৯৬, -৯.০৯৬, -৯.৮৬১ এবং -১০.৫৩ হয়। পরিশেষে, পোলারাইজেবিলিটির তথ্য থেকে দেখা যায় যে, গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির ফলে Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg-এর পোলারাইজেবিলিটি বৃদ্ধি পেয়েছে। ৬টি গ্লিসারল এককের সাথে মিথস্ক্রিয়ার পর মডেল অণু Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg-এর পোলারাইজেবিলিটি ৩১.৭০৩ Å থেকে ৬৩.১৯৮ Å-এ বৃদ্ধি পেয়েছে। এটি লক্ষণীয় যে, দ্বিতীয় মিথস্ক্রিয়া সম্ভাবনায় গ্লিসারল এককের সংখ্যা বৃদ্ধি করা হয় এটি নিশ্চিত করার জন্য যে, বিপুল সংখ্যক পরমাণু এবং জটিল কাঠামো থাকা সত্ত্বেও, গ্লিসারলের পরিমাণ বৃদ্ধির সাথে সাথে কার্যকারিতা উন্নত হয়। সুতরাং, বলা যায় যে উপলব্ধ PVA/Na Alg/গ্লিসারিন মডেলটি লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারিকে আংশিকভাবে প্রতিস্থাপন করতে পারে, তবে এ বিষয়ে আরও গবেষণা ও উন্নয়ন প্রয়োজন।
একটি পৃষ্ঠের সাথে একটি অধিশোষকের বন্ধন ক্ষমতা চিহ্নিত করতে এবং সিস্টেমগুলির মধ্যেকার অনন্য মিথস্ক্রিয়া মূল্যায়ন করতে, যেকোনো দুটি পরমাণুর মধ্যে বিদ্যমান বন্ধনের ধরন, আন্তঃআণবিক ও অন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়ার জটিলতা এবং পৃষ্ঠ ও অধিশোষকের ইলেকট্রন ঘনত্ব বন্টন সম্পর্কে জ্ঞান থাকা প্রয়োজন। QTAIM বিশ্লেষণে বন্ধনের শক্তি নির্ণয়ের জন্য মিথস্ক্রিয়াকারী পরমাণুগুলির মধ্যেকার বন্ড ক্রিটিক্যাল পয়েন্টে (BCP) ইলেকট্রন ঘনত্ব অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ইলেকট্রন চার্জ ঘনত্ব যত বেশি হয়, সমযোজী মিথস্ক্রিয়া তত বেশি স্থিতিশীল হয় এবং সাধারণত এই ক্রিটিক্যাল পয়েন্টগুলিতে ইলেকট্রন ঘনত্বও তত বেশি থাকে। অধিকন্তু, যদি মোট ইলেকট্রন শক্তি ঘনত্ব (H(r)) এবং ল্যাপ্লাস চার্জ ঘনত্ব (∇2ρ(r)) উভয়ই ০-এর কম হয়, তবে এটি সমযোজী (সাধারণ) মিথস্ক্রিয়ার উপস্থিতি নির্দেশ করে। অন্যদিকে, যখন ∇2ρ(r) এবং H(r) উভয়ই ০.৫৪-এর বেশি হয়, তখন এটি দুর্বল হাইড্রোজেন বন্ধন, ভ্যান ডার ওয়ালস বল এবং স্থিরবৈদ্যুতিক মিথস্ক্রিয়ার মতো অসমযোজী (ক্লোজড শেল) মিথস্ক্রিয়ার উপস্থিতি নির্দেশ করে। QTAIM বিশ্লেষণ অধ্যয়নকৃত কাঠামোসমূহে অ-সমযোজী মিথস্ক্রিয়ার প্রকৃতি প্রকাশ করেছে, যা চিত্র ৭ এবং ৮-এ দেখানো হয়েছে। এই বিশ্লেষণের উপর ভিত্তি করে, 3PVA − 2Na Alg এবং Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg মডেল অণুগুলো ভিন্ন ভিন্ন গ্লাইসিন এককের সাথে মিথস্ক্রিয়াকারী অণুগুলোর চেয়ে বেশি স্থিতিশীলতা দেখিয়েছে। এর কারণ হলো, অ্যালজিনেট কাঠামোতে অধিক প্রচলিত বেশ কিছু অ-সমযোজী মিথস্ক্রিয়া, যেমন স্থিরবৈদ্যুতিক মিথস্ক্রিয়া এবং হাইড্রোজেন বন্ধন, অ্যালজিনেটকে যৌগগুলোকে স্থিতিশীল করতে সক্ষম করে। অধিকন্তু, আমাদের ফলাফল 3PVA − 2Na Alg এবং Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg মডেল অণু এবং গ্লাইসিনের মধ্যে অ-সমযোজী মিথস্ক্রিয়ার গুরুত্ব তুলে ধরে, যা নির্দেশ করে যে যৌগগুলোর সামগ্রিক ইলেকট্রনীয় পরিবেশ পরিবর্তনে গ্লাইসিন একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
(ক) ০ Gly, (খ) ১ Gly, (গ) ২ Gly, (ঘ) ৩ Gly, (ঙ) ৪ Gly, এবং (চ) ৫ Gly-এর সাথে মডেল অণু 3PVA − 2NaAlg-এর মিথস্ক্রিয়ার QTAIM বিশ্লেষণ।