原始的なクロロフルオロメタンの吸着、およびALおよびGAドープ窒素窒化ホウ素ナノシート：A DFT、NBO、およびQTAIM研究

現在の調査では、クロロフルオロメタン（CFM）ガス分子を、自然のままの単一層窒化ホウ素ナノシート（BNNS）の外面に検出する可能性、およびそのアルミニウム（AL）およびガリウム（GA）ドープ構造、慎重に評価されます。この目標を達成するために、6-311g（d）基底セットとともに、Perdew、Burke、およびErnzerhof Exchange Horrelation（PBEPBE）を使用した密度機能理論レベルの研究レベルが使用されています。その後、6-311g（d）基底セットを備えたB3LYP、CAM-B3LYP、WB97XD、およびM062X機能も使用して、単一点エネルギーを検討しました。Natural Bond Orbital（NBO）および分子中の原子の量子理論（QTAIM）は、B3LYP-D3/6-311G（D）メソッドを使用して実装され、結果は電子特性と互換性がありました。この点で、状態の総密度（TDOSS）、Wiberg結合指数（WBI）、自然電荷、自然電子構成、ドナーacceptor自然結合軌道相互作用、および2次摂動エネルギーが実行され、分子間相互作用。すべてのエネルギー計算と集団分析は、ガス分子を考慮されたナノ構造の表面に吸着することにより、分子間相互作用が強力な化学吸着のタイプであることを示しています。ドープされたナノシートの中で、GAドープナノシートは他の要素（つまり、GAドープ> alドープ>プリスティン）と比較して非常に高い吸着エネルギーを持っています。一般に、ガス分子が装飾されたナノシートと相互作用し、ホモルモ帯域ギャップを減らすと、吸着の感度が増加することが明らかになりました。したがって、電子特性の変更を使用して、適切なナノセンサーを設計してCFMガスを検出できます。グラフィカルな抽象。

In the present investigation, the feasibility of detecting the chlorofluoromethane (CFM) gas molecule onto the outer surface of pristine single layer boron nitride nanosheet (BNNS), as well as its aluminum (Al)- and gallium (Ga)-doped structures, was carefully evaluated. For achieving this goal, a density functional theory level of study using the Perdew, Burke, and Ernzerhof exchange-correlation (PBEPBE) functional together with a 6-311G(d) basis set has been used. Subsequently, the B3LYP, CAM-B3LYP, wB97XD, and M062X functionals with a 6-311G(d) basis set were also employed to consider the single-point energies. Natural bond orbital (NBO) and quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) were implemented by using the B3LYP-D3/6-311G(d) method, and the results were compatible with the electronic properties. In this regard, the total density of states (TDOSs), the Wiberg bond index (WBI), natural charge, natural electron configuration, donor-acceptor natural bond orbital interactions, and the second-order perturbation energies are performed to explore the nature of the intermolecular interactions. All of the energy calculations and population analyses denote that by adsorbing of the gas molecule onto the surface of the considered nanostructures, the intermolecular interactions are of the type of strong chemical adsorption. Among the doped nanosheets, Ga-doped nanosheet has very high adsorption energy compared with other elements (i.e., Ga-doped > Al-doped > pristine). Generally, it was revealed that the sensitivity of the adsorption will be increased when the gas molecule interacts with decorated nanosheets and decrease the HOMO-LUMO band gap; therefore, the change of electronic properties can be used to design suitable nanosensors to detect CFM gas. Graphical abstract.