nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır. En iyi deneyim için, en son tarayıcı sürümünü kullanmanızı (veya Internet Explorer'da uyumluluk modunu kapatmanızı) öneririz. Ayrıca, sürekli desteği sağlamak için bu sitede stil veya JavaScript yer almayacaktır.
Bol miktarda sodyum kaynağı nedeniyle, sodyum iyon pilleri (NIB'ler) elektrokimyasal enerji depolama için umut vadeden alternatif bir çözüm sunmaktadır. Şu anda, NIB teknolojisinin geliştirilmesindeki en büyük engel, sodyum iyonlarını uzun süre tersine çevrilebilir şekilde depolayabilen/serbest bırakabilen elektrot malzemelerinin eksikliğidir. Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, NIB elektrot malzemeleri olarak polivinil alkol (PVA) ve sodyum aljinat (NaAlg) karışımlarına gliserol ilavesinin etkisini teorik olarak araştırmaktır. Bu çalışma, PVA, sodyum aljinat ve gliserol karışımlarına dayalı polimer elektrolitlerin elektronik, termal ve nicel yapı-aktivite ilişkisi (QSAR) tanımlayıcılarına odaklanmaktadır. Bu özellikler, yarı ampirik yöntemler ve yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) kullanılarak araştırılmıştır. Yapısal analiz, PVA/aljinat ve gliserol arasındaki etkileşimlerin ayrıntılarını ortaya koyduğundan, bant aralığı enerjisi (Eg) araştırılmıştır. Sonuçlar, gliserol ilavesinin Eg değerini 0,2814 eV'ye düşürdüğünü göstermektedir. Moleküler elektrostatik potansiyel yüzeyi (MESP), tüm elektrolit sisteminde elektronca zengin ve elektronca fakir bölgelerin ve moleküler yüklerin dağılımını göstermektedir. İncelenen termal parametreler arasında entalpi (H), entropi (ΔS), ısı kapasitesi (Cp), Gibbs serbest enerjisi (G) ve oluşum ısısı yer almaktadır. Ayrıca, bu çalışmada toplam dipol momenti (TDM), toplam enerji (E), iyonlaşma potansiyeli (IP), Log P ve polarize edilebilirlik gibi çeşitli nicel yapı-aktivite ilişkisi (QSAR) tanımlayıcıları incelenmiştir. Sonuçlar, H, ΔS, Cp, G ve TDM'nin sıcaklık ve gliserol içeriğinin artmasıyla arttığını göstermiştir. Bu arada, oluşum ısısı, IP ve E azalmış, bu da reaktiviteyi ve polarize edilebilirliği iyileştirmiştir. Ek olarak, gliserol ilavesiyle hücre voltajı 2,488 V'a yükseldi. Uygun maliyetli PVA/Na Alg gliserol bazlı elektrolitlere dayalı DFT ve PM6 hesaplamaları, çok işlevlilikleri nedeniyle lityum iyon pillerin yerini kısmen alabileceklerini göstermektedir, ancak daha fazla iyileştirme ve araştırmaya ihtiyaç vardır.
Lityum iyon piller (LIB'ler) yaygın olarak kullanılsa da, kısa çevrim ömrü, yüksek maliyet ve güvenlik endişeleri nedeniyle uygulamalarında birçok sınırlama bulunmaktadır. Sodyum iyon piller (SIB'ler), yaygın bulunabilirliği, düşük maliyeti ve sodyum elementinin toksik olmaması nedeniyle LIB'lere uygulanabilir bir alternatif haline gelebilir. Sodyum iyon piller (SIB'ler), elektrokimyasal cihazlar için giderek daha önemli bir enerji depolama sistemi haline gelmektedir¹. Sodyum iyon piller, iyon taşınmasını kolaylaştırmak ve elektrik akımı üretmek için büyük ölçüde elektrolitlere bağımlıdır²⁻³. Sıvı elektrolitler esas olarak metal tuzlarından ve organik çözücülerden oluşur. Pratik uygulamalar, özellikle pil termal veya elektriksel strese maruz kaldığında, sıvı elektrolitlerin güvenliğinin dikkatlice değerlendirilmesini gerektirir⁴.
Sodyum iyon pillerin (SIB'ler), okyanuslardaki bol rezervleri, toksik olmamaları ve düşük malzeme maliyetleri nedeniyle yakın gelecekte lityum iyon pillerin yerini alması bekleniyor. Nanomalzemelerin sentezi, veri depolama, elektronik ve optik cihazların gelişimini hızlandırdı. Çok sayıda literatür, çeşitli nanoyapıların (örneğin, metal oksitler, grafen, nanotüpler ve fullerenler) sodyum iyon pillerde uygulanmasını göstermiştir. Araştırmalar, çok yönlülükleri ve çevre dostu olmaları nedeniyle sodyum iyon piller için polimerler de dahil olmak üzere anot malzemelerinin geliştirilmesine odaklanmıştır. Şarj edilebilir polimer piller alanındaki araştırma ilgisi şüphesiz artacaktır. Benzersiz yapı ve özelliklere sahip yeni polimer elektrot malzemeleri, çevre dostu enerji depolama teknolojilerinin önünü açacaktır. Sodyum iyon pillerde kullanılmak üzere çeşitli polimer elektrot malzemeleri araştırılmış olsa da, bu alan hala gelişiminin erken aşamalarındadır. Sodyum iyon piller için, farklı yapısal konfigürasyonlara sahip daha fazla polimer malzemenin araştırılması gerekmektedir. Polimer elektrot malzemelerinde sodyum iyonlarının depolama mekanizmasına ilişkin mevcut bilgilerimize dayanarak, konjuge sistemdeki karbonil gruplarının, serbest radikallerin ve heteroatomların sodyum iyonlarıyla etkileşim için aktif bölgeler olarak işlev görebileceği varsayılabilir. Bu nedenle, bu aktif bölgelerin yüksek yoğunluğuna sahip yeni polimerler geliştirmek kritik önem taşımaktadır. Jel polimer elektrolit (GPE), pil güvenilirliğini, iyon iletkenliğini, sızıntı olmamasını, yüksek esnekliği ve iyi performansı iyileştiren alternatif bir teknolojidir.
Polimer matrisler, PVA ve polietilen oksit (PEO)13 gibi malzemeleri içerir. Jel geçirgen polimer (GPE), sıvı elektroliti polimer matrisinde sabitleyerek ticari ayırıcılara kıyasla sızıntı riskini azaltır14. PVA, sentetik, biyolojik olarak parçalanabilir bir polimerdir. Yüksek dielektrik sabitine sahiptir, ucuzdur ve toksik değildir. Malzeme, film oluşturma özellikleri, kimyasal kararlılığı ve yapışma özelliği ile bilinir. Ayrıca fonksiyonel (OH) gruplarına ve yüksek çapraz bağlama potansiyel yoğunluğuna sahiptir15,16,17. Polimer karıştırma, plastikleştirici ilavesi, kompozit ilavesi ve yerinde polimerizasyon teknikleri, matris kristalliğini azaltmak ve zincir esnekliğini artırmak için PVA bazlı polimer elektrolitlerin iletkenliğini iyileştirmek amacıyla kullanılmıştır18,19,20.
Polimer karıştırma, endüstriyel uygulamalar için polimerik malzemelerin geliştirilmesinde önemli bir yöntemdir. Polimer karışımları genellikle şu amaçlarla kullanılır: (1) endüstriyel uygulamalarda doğal polimerlerin işleme özelliklerini iyileştirmek; (2) biyolojik olarak parçalanabilir malzemelerin kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerini iyileştirmek; ve (3) gıda ambalaj endüstrisindeki yeni malzemelere yönelik hızla değişen talebe uyum sağlamak. Kopolimerizasyonun aksine, polimer karıştırma, istenen özellikleri elde etmek için karmaşık kimyasal süreçler yerine basit fiziksel süreçler kullanan düşük maliyetli bir işlemdir.21 Homopolimerler oluşturmak için, farklı polimerler dipol-dipol kuvvetleri, hidrojen bağları veya yük transfer kompleksleri yoluyla etkileşime girebilir.22,23 Doğal ve sentetik polimerlerden yapılan karışımlar, iyi biyouyumluluğu mükemmel mekanik özelliklerle birleştirerek düşük üretim maliyetiyle üstün bir malzeme oluşturabilir.24,25 Bu nedenle, sentetik ve doğal polimerleri karıştırarak biyolojik olarak ilgili polimerik malzemeler oluşturmaya büyük ilgi duyulmaktadır. PVA, sodyum aljinat (NaAlg), selüloz, kitosan ve nişasta ile birleştirilebilir.26
Sodyum aljinat, deniz kahverengi alglerinden elde edilen doğal bir polimer ve anyonik polisakkarittir. Sodyum aljinat, homopolimerik formlarda (poli-M ve poli-G) ve heteropolimerik bloklarda (MG veya GM) organize edilmiş β-(1-4)-bağlı D-mannuronik asit (M) ve α-(1-4)-bağlı L-guluronik asitten (G) oluşur. M ve G bloklarının içeriği ve nispi oranı, aljinatın kimyasal ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Sodyum aljinat, biyolojik olarak parçalanabilirliği, biyo-uyumluluğu, düşük maliyeti, iyi film oluşturma özellikleri ve toksik olmaması nedeniyle yaygın olarak kullanılmakta ve incelenmektedir. Bununla birlikte, aljinat zincirindeki çok sayıda serbest hidroksil (OH) ve karboksilat (COO) grubu, aljinatı oldukça hidrofilik hale getirir. Ancak, aljinat kırılganlığı ve sertliği nedeniyle zayıf mekanik özelliklere sahiptir. Bu nedenle, aljinat, su hassasiyetini ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için diğer sentetik malzemelerle birleştirilebilir30,31.
Yeni elektrot malzemeleri tasarlanmadan önce, yeni malzemelerin üretim fizibilitesini değerlendirmek için sıklıkla DFT hesaplamaları kullanılır. Ayrıca, bilim insanları deneysel sonuçları doğrulamak ve tahmin etmek, zamandan tasarruf etmek, kimyasal atıkları azaltmak ve etkileşim davranışını tahmin etmek için moleküler modellemeyi kullanırlar.32 Moleküler modelleme, malzeme bilimi, nanomalzemeler, hesaplamalı kimya ve ilaç keşfi de dahil olmak üzere birçok alanda güçlü ve önemli bir bilim dalı haline gelmiştir.33,34 Modelleme programları kullanılarak, bilim insanları enerji (oluşum ısısı, iyonlaşma potansiyeli, aktivasyon enerjisi vb.) ve geometri (bağ açıları, bağ uzunlukları ve burulma açıları) dahil olmak üzere moleküler verileri doğrudan elde edebilirler.35 Ayrıca, elektronik özellikler (yük, HOMO ve LUMO bant aralığı enerjisi, elektron ilgisi), spektral özellikler (FTIR spektrumları gibi karakteristik titreşim modları ve yoğunlukları) ve kütle özellikleri (hacim, difüzyon, viskozite, modül vb.)36 hesaplanabilir.
LiNiPO4, yüksek enerji yoğunluğu (yaklaşık 5,1 V çalışma voltajı) nedeniyle lityum iyon pil pozitif elektrot malzemeleriyle rekabet etmede potansiyel avantajlar göstermektedir. LiNiPO4'ün yüksek voltaj bölgesindeki avantajından tam olarak yararlanmak için, çalışma voltajının düşürülmesi gerekmektedir çünkü şu anda geliştirilen yüksek voltajlı elektrolit yalnızca 4,8 V'nin altındaki voltajlarda nispeten kararlı kalabilmektedir. Zhang ve arkadaşları, LiNiPO4'ün Ni bölgesine tüm 3d, 4d ve 5d geçiş metallerinin katkılanmasını incelemiş, mükemmel elektrokimyasal performansa sahip katkılama desenlerini seçmiş ve elektrokimyasal performansının nispeten kararlılığını korurken LiNiPO4'ün çalışma voltajını ayarlamışlardır. Elde ettikleri en düşük çalışma voltajları, Ti, Nb ve Ta katkılı LiNiPO4 için sırasıyla 4,21, 3,76 ve 3,5037 olmuştur.
Bu nedenle, bu çalışmanın amacı, şarj edilebilir iyon-iyon pillerde uygulanması için, gliserolün plastikleştirici olarak PVA/NaAlg sisteminin elektronik özellikleri, QSAR tanımlayıcıları ve termal özellikleri üzerindeki etkisini kuantum mekaniksel hesaplamalar kullanarak teorik olarak araştırmaktır. PVA/NaAlg modeli ile gliserol arasındaki moleküler etkileşimler, Bader'in kuantum atom teorisi (QTAIM) kullanılarak analiz edilmiştir.
PVA'nın NaAlg ve ardından gliserol ile etkileşimini temsil eden bir molekül modeli, DFT kullanılarak optimize edildi. Model, Mısır, Kahire'deki Ulusal Araştırma Merkezi Spektroskopi Bölümü'nde Gaussian 0938 yazılımı kullanılarak hesaplandı. Modeller, B3LYP/6-311G(d, p) seviyesinde DFT kullanılarak optimize edildi39,40,41,42. İncelenen modeller arasındaki etkileşimi doğrulamak için, aynı teori seviyesinde gerçekleştirilen frekans çalışmaları, optimize edilmiş geometrinin kararlılığını göstermektedir. Değerlendirilen tüm frekanslar arasında negatif frekansların olmaması, çıkarılan yapının potansiyel enerji yüzeyinde gerçek pozitif minimumlarda olduğunu vurgulamaktadır. TDM, HOMO/LUMO bant aralığı enerjisi ve MESP gibi fiziksel parametreler aynı kuantum mekaniksel teori seviyesinde hesaplandı. Ek olarak, son oluşum ısısı, serbest enerji, entropi, entalpi ve ısı kapasitesi gibi bazı termal parametreler Tablo 1'de verilen formüller kullanılarak hesaplandı. İncelenen modeller, incelenen yapıların yüzeyinde meydana gelen etkileşimleri belirlemek için atomlar ve moleküllerin kuantum teorisi (QTAIM) analizine tabi tutuldu. Bu hesaplamalar Gaussian 09 yazılım kodunda “output=wfn” komutu kullanılarak gerçekleştirildi ve daha sonra Avogadro yazılım kodu43 kullanılarak görselleştirildi.
Burada E iç enerji, P basınç, V hacim, Q sistem ile çevresi arasındaki ısı alışverişi, T sıcaklık, ΔH entalpi değişimi, ΔG serbest enerji değişimi, ΔS entropi değişimi, a ve b titreşim parametreleri, q atomik yük ve C atomik elektron yoğunluğudur44,45. Son olarak, aynı yapılar optimize edildi ve QSAR parametreleri, Mısır'ın Kahire kentindeki Ulusal Araştırma Merkezi Spektroskopi Bölümü'nde SCIGRESS yazılım kodu46 kullanılarak PM6 seviyesinde hesaplandı.
Önceki çalışmamızda47, gliserolün plastikleştirici görevi gördüğü, üç PVA biriminin iki NaAlg birimiyle etkileşimini tanımlayan en olası modeli değerlendirdik. Yukarıda belirtildiği gibi, PVA ve NaAlg'nin etkileşimi için iki olasılık vardır. 3PVA-2Na Alg (10 numaralı karbona dayalı) ve Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg olarak adlandırılan iki model, incelenen diğer yapılara kıyasla en küçük enerji aralığı değerine48 sahiptir. Bu nedenle, Gly ilavesinin PVA/Na Alg karışım polimerinin en olası modeli üzerindeki etkisi, son iki yapı kullanılarak araştırıldı: 3PVA-(C10)2Na Alg (basitlik için 3PVA-2Na Alg olarak adlandırılır) ve Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Literatüre göre, PVA, NaAlg ve gliserol, hidroksil fonksiyonel grupları arasında yalnızca zayıf hidrojen bağları oluşturabilir. Hem PVA trimeri hem de NaAlg ve gliserol dimerinde birden fazla OH grubu bulunduğundan, temas OH gruplarından biri aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Şekil 1, model gliserol molekülü ile model 3PVA-2Na Alg molekülü arasındaki etkileşimi, Şekil 2 ise model Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg molekülü ile farklı gliserol konsantrasyonları arasındaki etkileşimin oluşturulmuş modelini göstermektedir.
Optimize edilmiş yapılar: (a) Gly ve 3PVA − 2Na Alg, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly ve (f) 5 Gly ile etkileşime girer.
(a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly ve (f) 6 Gly ile etkileşime giren Term 1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg'nin optimize edilmiş yapıları.
Elektrot malzemesinin reaktivitesini incelerken dikkate alınması gereken önemli bir parametre elektron bant aralığı enerjisidir. Çünkü bu enerji, malzemenin dışsal değişikliklere maruz kaldığında elektronların davranışını tanımlar. Bu nedenle, incelenen tüm yapılar için HOMO/LUMO elektron bant aralığı enerjilerinin tahmin edilmesi gereklidir. Tablo 2, gliserol ilavesi nedeniyle 3PVA-(C10)2Na Alg ve Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg'nin HOMO/LUMO enerjilerindeki değişiklikleri göstermektedir. Referans 47'ye göre, 3PVA-(C10)2Na Alg'nin Eg değeri 0,2908 eV iken, ikinci etkileşimin olasılığını yansıtan yapının (yani, Term 1Na Alg − 3PVA- Mid 1Na Alg) Eg değeri 0,5706 eV'dir.
Ancak, gliserol ilavesinin 3PVA-(C10)2Na Alg'nin Eg değerinde hafif bir değişikliğe neden olduğu bulundu. 3PVA-(C10)2NaAlg, 1, 2, 3, 4 ve 5 gliserol birimi ile etkileşime girdiğinde, Eg değerleri sırasıyla 0,302, 0,299, 0,308, 0,289 ve 0,281 eV oldu. Bununla birlikte, 3 gliserol birimi eklendikten sonra Eg değerinin 3PVA-(C10)2Na Alg'ninkinden daha küçük hale gelmesi değerli bir bulgudur. 3PVA-(C10)2Na Alg'nin beş gliserol birimi ile etkileşimini temsil eden model, en olası etkileşim modelidir. Bu, gliserol birimi sayısı arttıkça etkileşim olasılığının da arttığı anlamına gelir.
Bu arada, ikinci etkileşim olasılığı için, 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 ve Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly'yi temsil eden model moleküllerin HOMO/LUMO enerjileri sırasıyla 1.343, 1.347, 0.976, 0.607, 0.348 ve 0.496 eV olur. Tablo 2, tüm yapılar için hesaplanan HOMO/LUMO bant aralığı enerjilerini göstermektedir. Ayrıca, birinci grubun etkileşim olasılıklarının aynı davranışı burada da tekrarlanmaktadır.
Katı hal fiziğindeki bant teorisi, bir elektrot malzemesinin bant aralığı azaldıkça, malzemenin elektronik iletkenliğinin arttığını belirtir. Katkılama, sodyum iyon katot malzemelerinin bant aralığını azaltmak için yaygın bir yöntemdir. Jiang ve arkadaşları, β-NaMnO2 katmanlı malzemelerin elektronik iletkenliğini iyileştirmek için Cu katkılaması kullandılar. DFT hesaplamaları kullanarak, katkılamanın malzemenin bant aralığını 0,7 eV'den 0,3 eV'ye düşürdüğünü buldular. Bu, Cu katkılamasının β-NaMnO2 malzemesinin elektronik iletkenliğini iyileştirdiğini göstermektedir.
MESP, moleküler yük dağılımı ile tek bir pozitif yük arasındaki etkileşim enerjisi olarak tanımlanır. MESP, kimyasal özellikleri ve reaktiviteyi anlamak ve yorumlamak için etkili bir araç olarak kabul edilir. MESP, polimerik malzemeler arasındaki etkileşim mekanizmalarını anlamak için kullanılabilir. MESP, incelenen bileşik içindeki yük dağılımını tanımlar. Ek olarak, MESP, incelenen malzemelerdeki aktif bölgeler hakkında bilgi sağlar32. Şekil 3, B3LYP/6-311G(d, p) teori seviyesinde tahmin edilen 3PVA-(C10) 2Na Alg, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly ve 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly'nin MESP grafiklerini göstermektedir.
(a) Gly ve 3PVA − 2Na Alg'nin (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly ve (f) 5 Gly ile etkileşimine ilişkin B3LYP/6-311 g(d, p) ile hesaplanan MESP konturları.
Bu arada, Şekil 4, sırasıyla 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 ve Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg − 6Gly için hesaplanan MESP sonuçlarını göstermektedir. Hesaplanan MESP, kontur davranışı olarak temsil edilmiştir. Kontur çizgileri farklı renklerle gösterilmiştir. Her renk farklı bir elektronegatiflik değerini temsil eder. Kırmızı renk, yüksek elektronegatifliğe sahip veya reaktif bölgeleri gösterir. Bu arada, sarı renk yapıda 49, 50, 51 numaralı nötr bölgeleri temsil etmektedir. MESP sonuçları, 3PVA-(C10)2Na Alg'nin reaktivitesinin incelenen modellerin etrafındaki kırmızı rengin artmasıyla arttığını göstermiştir. Öte yandan, Term 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg model molekülünün MESP haritasındaki kırmızı renk yoğunluğu, farklı gliserol içeriğiyle etkileşim nedeniyle azalmaktadır. Önerilen yapının etrafındaki kırmızı renk dağılımındaki değişim reaktiviteyi yansıtırken, yoğunluktaki artış, gliserol içeriğinin artması nedeniyle 3PVA-(C10)2Na Alg model molekülünün elektronegatifliğindeki artışı doğrulamaktadır.
B3LYP/6-311 g(d, p) ile hesaplanan 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg'nin (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly ve (f) 6 Gly ile etkileşiminin MESP terimi.
Önerilen tüm yapıların entalpi, entropi, ısı kapasitesi, serbest enerji ve oluşum ısısı gibi termal parametreleri, 200 K ile 500 K arasındaki farklı sıcaklıklarda hesaplanmıştır. Fiziksel sistemlerin davranışını tanımlamak için, elektronik davranışlarının incelenmesinin yanı sıra, birbirleriyle etkileşimlerinden kaynaklanan sıcaklığa bağlı termal davranışlarının da incelenmesi gereklidir; bu da Tablo 1'de verilen denklemler kullanılarak hesaplanabilir. Bu termal parametrelerin incelenmesi, bu tür fiziksel sistemlerin farklı sıcaklıklardaki tepkiselliği ve kararlılığının önemli bir göstergesi olarak kabul edilir.
PVA trimerinin entalpisine gelince, önce NaAlg dimer ile, daha sonra 10 numaralı karbon atomuna bağlı OH grubu aracılığıyla ve son olarak gliserol ile reaksiyona girer. Entalpi, termodinamik bir sistemdeki enerjinin bir ölçüsüdür. Entalpi, bir sistemdeki toplam ısıya eşittir; bu da sistemin iç enerjisi artı hacmi ve basıncının çarpımına eşdeğerdir. Başka bir deyişle, entalpi bir maddeye ne kadar ısı ve iş eklendiğini veya ondan ne kadar ısı ve iş çıkarıldığını gösterir.52
Şekil 5, 3PVA-(C10)2Na Alg'nin farklı gliserol konsantrasyonlarıyla reaksiyonu sırasındaki entalpi değişimlerini göstermektedir. A0, A1, A2, A3, A4 ve A5 kısaltmaları sırasıyla 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 ve 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly model moleküllerini temsil etmektedir. Şekil 5a, entalpinin sıcaklık ve gliserol içeriğinin artmasıyla arttığını göstermektedir. 200 K'de 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (yani A5) yapısını temsil eden yapının entalpisi 27,966 kal/mol iken, 200 K'de 3PVA- 2NaAlg yapısını temsil eden yapının entalpisi 13,490 kal/mol'dür. Son olarak, entalpi pozitif olduğundan, bu reaksiyon endotermiktir.
Entropi, kapalı bir termodinamik sistemdeki kullanılamayan enerjinin bir ölçüsü olarak tanımlanır ve genellikle sistemin düzensizliğinin bir ölçüsü olarak kabul edilir. Şekil 5b, 3PVA-(C10)2NaAlg'nin sıcaklıkla entropi değişimini ve farklı gliserol birimleriyle nasıl etkileşimde bulunduğunu göstermektedir. Grafik, sıcaklık 200 K'den 500 K'ye yükseldikçe entropinin doğrusal olarak değiştiğini göstermektedir. Şekil 5b, 3PVA-(C10)2NaAlg modelinin entropisinin 200 K'de 200 cal/K/mol'e yaklaştığını açıkça göstermektedir, çünkü 3PVA-(C10)2NaAlg modeli daha az kafes düzensizliği sergilemektedir. Sıcaklık arttıkça, 3PVA-(C10)2NaAlg modeli düzensiz hale gelir ve bu da sıcaklık artışıyla entropideki artışı açıklar. Dahası, 3PVA-C10 2Na Alg- 5 Gly yapısının en yüksek entropi değerine sahip olduğu açıktır.
Şekil 5c'de de aynı davranış gözlemlenmektedir; bu şekil, ısı kapasitesinin sıcaklıkla değişimini göstermektedir. Isı kapasitesi, belirli bir miktardaki maddenin sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır47. Şekil 5c, 1, 2, 3, 4 ve 5 gliserol birimi ile etkileşimler nedeniyle model molekül 3PVA-(C10)2NaAlg'nin ısı kapasitesindeki değişimleri göstermektedir. Şekil, model 3PVA-(C10)2NaAlg'nin ısı kapasitesinin sıcaklıkla doğrusal olarak arttığını göstermektedir. Sıcaklık artışıyla gözlemlenen ısı kapasitesindeki artış, fonon termal titreşimlerine atfedilmektedir. Ayrıca, gliserol içeriğinin artmasının model 3PVA-(C10)2NaAlg'nin ısı kapasitesinde artışa yol açtığına dair kanıtlar bulunmaktadır. Dahası, yapı, 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly'nin diğer yapılara kıyasla en yüksek ısı kapasitesi değerine sahip olduğunu göstermektedir.
İncelenen yapılar için serbest enerji ve nihai oluşum ısısı gibi diğer parametreler hesaplanmış ve sırasıyla Şekil 5d ve e'de gösterilmiştir. Nihai oluşum ısısı, sabit basınç altında saf bir maddenin bileşen elementlerinden oluşumu sırasında salınan veya emilen ısıdır. Serbest enerji, enerjiye benzer bir özellik olarak tanımlanabilir, yani değeri her termodinamik durumdaki madde miktarına bağlıdır. 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly'nin serbest enerjisi ve oluşum ısısı en düşük olup sırasıyla -1318.338 ve -1628.154 kcal/mol'dür. Buna karşılık, 3PVA-(C10)2NaAlg'yi temsil eden yapı, diğer yapılara kıyasla sırasıyla -690.340 ve -830.673 kcal/mol ile en yüksek serbest enerji ve oluşum ısısı değerlerine sahiptir. Şekil 5'te gösterildiği gibi, gliserol ile etkileşim nedeniyle çeşitli termal özellikler değişmektedir. Gibbs serbest enerjisi negatiftir, bu da önerilen yapının kararlı olduğunu gösterir.
PM6, saf 3PVA- (C10) 2Na Alg (model A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (model A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (model A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (model A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (model A4) ve 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (model A5)'in termal parametrelerini hesapladı; burada (a) entalpi, (b) entropi, (c) ısı kapasitesi, (d) serbest enerji ve (e) oluşum ısısıdır.
Öte yandan, PVA trimeri ile dimerk NaAlg arasındaki ikinci etkileşim modu, PVA trimer yapısındaki terminal ve orta OH gruplarında meydana gelir. Birinci grupta olduğu gibi, termal parametreler aynı teori seviyesi kullanılarak hesaplanmıştır. Şekil 6a-e, entalpi, entropi, ısı kapasitesi, serbest enerji ve nihayetinde oluşum ısısının değişimlerini göstermektedir. Şekil 6a-c, Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg'nin entalpi, entropi ve ısı kapasitesinin, 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 gliserol birimi ile etkileşimde birinci grupla aynı davranışı sergilediğini göstermektedir. Dahası, değerleri sıcaklık artışıyla kademeli olarak artmaktadır. Ek olarak, önerilen Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg modelinde, entalpi, entropi ve ısı kapasitesi değerleri gliserol içeriğinin artmasıyla artmıştır. B0, B1, B2, B3, B4, B5 ve B6 kısaltmaları sırasıyla aşağıdaki yapıları temsil etmektedir: 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 ve Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Şekil 6a–c'de görüldüğü gibi, gliserol birimlerinin sayısı 1'den 6'ya çıktıkça entalpi, entropi ve ısı kapasitesi değerlerinin arttığı açıktır.
PM6, saf Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (model B0), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (model B1), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (model B2), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (model B3), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (model B4), Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (model B5) ve Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (model B6)'nın termal parametrelerini hesapladı; bunlar arasında (a) entalpi, (b) entropi, (c) ısı kapasitesi, (d) serbest enerji ve (e) oluşum ısısı yer almaktadır.
Ek olarak, Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly'yi temsil eden yapı, diğer yapılara kıyasla en yüksek entalpi, entropi ve ısı kapasitesi değerlerine sahiptir. Bunlar arasında, Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg'deki 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K ve 131.323 kcal/mol değerlerinden Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly'de sırasıyla 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K ve 275.923 kcal/mol değerlerine yükselmiştir.
Ancak, Şekil 6d ve e, serbest enerjinin ve nihai oluşum ısısının (HF) sıcaklığa bağlılığını göstermektedir. HF, bir maddenin bir molünün doğal ve standart koşullar altında elementlerinden oluşması sırasında meydana gelen entalpi değişimi olarak tanımlanabilir. Şekilden de anlaşılacağı üzere, incelenen tüm yapıların serbest enerjisi ve nihai oluşum ısısı sıcaklığa doğrusal bir bağımlılık göstermektedir, yani sıcaklık artışıyla kademeli ve doğrusal olarak artmaktadır. Ayrıca, şekil, Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly'yi temsil eden yapının en düşük serbest enerjiye ve en düşük HF'ye sahip olduğunu da doğrulamıştır. Her iki parametre de Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly'de -758.337 ile -899.741 K cal/mol arasında -1,476.591 ve -1,828.523 K cal/mol'e düşmüştür. Sonuçlardan da anlaşılacağı üzere, gliserol birimlerinin artmasıyla HF miktarı azalmaktadır. Bu, fonksiyonel grupların artması nedeniyle reaktivitenin de arttığı ve dolayısıyla reaksiyonu gerçekleştirmek için daha az enerjiye ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Bu durum, plastikleştirilmiş PVA/NaAlg'nin yüksek reaktivitesi nedeniyle pillerde kullanılabileceğini doğrulamaktadır.
Genel olarak, sıcaklık etkileri iki tipe ayrılır: düşük sıcaklık etkileri ve yüksek sıcaklık etkileri. Düşük sıcaklık etkileri, Grönland, Kanada ve Rusya gibi yüksek enlemlerde bulunan ülkelerde daha çok hissedilir. Kışın, bu yerlerdeki dış hava sıcaklığı sıfır derecenin oldukça altındadır. Lityum iyon pillerin ömrü ve performansı, özellikle şarj edilebilir hibrit elektrikli araçlarda, tamamen elektrikli araçlarda ve hibrit elektrikli araçlarda kullanılanlar olmak üzere, düşük sıcaklıklardan etkilenebilir. Uzay yolculuğu da lityum iyon pillere ihtiyaç duyulan bir diğer soğuk ortamdır. Örneğin, Mars'taki sıcaklık -120 dereceye kadar düşebilir; bu da uzay araçlarında lityum iyon pillerin kullanımında önemli bir engel teşkil eder. Düşük çalışma sıcaklıkları, lityum iyon pillerin şarj transfer hızında ve kimyasal reaksiyon aktivitesinde azalmaya yol açarak, elektrot içindeki lityum iyonlarının difüzyon hızında ve elektrolitteki iyonik iletkenlikte düşüşe neden olur. Bu bozulma, enerji kapasitesinde ve güçte azalmaya, hatta bazen performansta düşüşe yol açar.53
Yüksek sıcaklık etkisi, hem yüksek hem de düşük sıcaklık ortamları dahil olmak üzere daha geniş bir uygulama ortamı yelpazesinde görülürken, düşük sıcaklık etkisi esas olarak düşük sıcaklık uygulama ortamlarıyla sınırlıdır. Düşük sıcaklık etkisi öncelikle ortam sıcaklığı tarafından belirlenirken, yüksek sıcaklık etkisi genellikle çalışma sırasında lityum iyon pilin içindeki yüksek sıcaklıklara daha doğru bir şekilde atfedilir.
Lityum iyon piller, yüksek akım koşullarında (hızlı şarj ve hızlı deşarj dahil) ısı üretir ve bu da iç sıcaklığın yükselmesine neden olur. Yüksek sıcaklıklara maruz kalma, kapasite ve güç kaybı da dahil olmak üzere pil performansının bozulmasına da yol açabilir. Tipik olarak, yüksek sıcaklıklarda lityum kaybı ve aktif malzemelerin geri kazanımı kapasite kaybına, güç kaybı ise iç direncin artmasına neden olur. Sıcaklık kontrolden çıkarsa, termal kaçış meydana gelir ve bu da bazı durumlarda kendiliğinden tutuşmaya veya hatta patlamaya yol açabilir.
QSAR hesaplamaları, bileşiklerin biyolojik aktivitesi ve yapısal özellikleri arasındaki ilişkileri belirlemek için kullanılan hesaplamalı veya matematiksel modelleme yöntemidir. Tasarlanan tüm moleküller optimize edildi ve bazı QSAR özellikleri PM6 seviyesinde hesaplandı. Tablo 3, hesaplanan QSAR tanımlayıcılarından bazılarını listelemektedir. Bu tanımlayıcılara örnek olarak yük, TDM, toplam enerji (E), iyonlaşma potansiyeli (IP), Log P ve polarize edilebilirlik verilebilir (IP ve Log P'yi belirlemek için formüller için Tablo 1'e bakınız).
Hesaplama sonuçları, incelenen tüm yapıların temel halde oldukları için toplam yüklerinin sıfır olduğunu göstermektedir. İlk etkileşim olasılığı için, gliserolün TDM değeri 2,788 Debye ve 3PVA-(C10) 2Na Alg için 6,840 Debye iken, 3PVA-(C10) 2Na Alg'nin 1, 2, 3, 4 ve 5 birim gliserol ile etkileşime girmesi durumunda TDM değerleri sırasıyla 17,990 Debye, 8,848 Debye, 5,874 Debye, 7,568 Debye ve 12,779 Debye'ye yükselmiştir. TDM değeri ne kadar yüksekse, çevreyle reaktivitesi de o kadar yüksektir.
Toplam enerji (E) de hesaplandı ve gliserol ile 3PVA-(C10)2 NaAlg'nin E değerleri sırasıyla -141,833 eV ve -200092,503 eV olarak bulundu. Bu arada, 3PVA-(C10)2 NaAlg'yi temsil eden yapılar 1, 2, 3, 4 ve 5 gliserol birimi ile etkileşime girdiğinde E değerleri sırasıyla -996,837, -1108,440, -1238,740, -1372,075 ve -1548,031 eV oldu. Gliserol içeriğinin artması, toplam enerjide azalmaya ve dolayısıyla reaktivitede artışa yol açtı. Toplam enerji hesaplamasına dayanarak, 3PVA-2Na Alg-5 Gly model molekülünün diğer model moleküllerden daha reaktif olduğu sonucuna varıldı. Bu olgu, yapılarıyla ilgilidir. 3PVA-(C10)2NaAlg sadece iki -COONa grubu içerirken, diğer yapılar iki -COONa grubu içerir ancak birden fazla OH grubu taşır; bu da çevreye karşı reaktivitelerinin arttığı anlamına gelir.
Ek olarak, bu çalışmada tüm yapıların iyonlaşma enerjileri (IE) dikkate alınmıştır. İyonlaşma enerjisi, incelenen modelin reaktivitesini ölçmek için önemli bir parametredir. Bir elektronu bir molekülün bir noktasından sonsuza taşımak için gereken enerjiye iyonlaşma enerjisi denir. Bu, molekülün iyonlaşma derecesini (yani reaktivitesini) temsil eder. İyonlaşma enerjisi ne kadar yüksekse, reaktivite o kadar düşüktür. 3PVA-(C10)2NaAlg'nin 1, 2, 3, 4 ve 5 gliserol birimiyle etkileşiminin IE sonuçları sırasıyla -9,256, -9,393, -9,393, -9,248 ve -9,323 eV iken, gliserol ve 3PVA-(C10)2NaAlg'nin IE'leri sırasıyla -5,157 ve -9,341 eV idi. Gliserol ilavesi IP değerinde bir düşüşe neden olduğundan, moleküler reaktivite artmış ve bu da PVA/NaAlg/gliserol model molekülünün elektrokimyasal cihazlardaki uygulanabilirliğini artırmıştır.
Tablo 3'teki beşinci tanımlayıcı, bölme katsayısının logaritması olan Log P'dir ve incelenen yapının hidrofilik mi yoksa hidrofobik mi olduğunu tanımlamak için kullanılır. Negatif bir Log P değeri, hidrofilik bir molekülü gösterir; yani suda kolayca çözünür ve organik çözücülerde zayıf çözünür. Pozitif bir değer ise bunun tersini gösterir.
Elde edilen sonuçlara dayanarak, Log P değerleri (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly ve 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) sırasıyla -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 ve -8.504 iken, gliserolün Log P değeri sadece -1.081 ve 3PVA-(C10)2Na Alg'nin Log P değeri sadece -3.100 olduğundan, tüm yapıların hidrofilik olduğu sonucuna varılabilir. Bu, incelenen yapının özelliklerinin, su moleküllerinin yapısına dahil edilmesiyle değişeceği anlamına gelir.
Son olarak, tüm yapıların polarize edilebilirlik değerleri yarı ampirik bir yöntem kullanılarak PM6 seviyesinde hesaplanmıştır. Daha önce de belirtildiği gibi, çoğu malzemenin polarize edilebilirliği çeşitli faktörlere bağlıdır. En önemli faktör, incelenen yapının hacmidir. 3PVA ve 2NaAlg arasındaki birinci tip etkileşimi içeren tüm yapılar için (etkileşim 10 numaralı karbon atomu üzerinden gerçekleşir), gliserol ilavesiyle polarize edilebilirlik artar. Polarize edilebilirlik, 1, 2, 3, 4 ve 5 gliserol birimi ile etkileşimler nedeniyle 29.690 Å'dan sırasıyla 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 ve 54.638 Å'ya yükselir. Böylece, en yüksek polarize edilebilirliğe sahip model molekülün 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly olduğu, en düşük polarize edilebilirliğe sahip model molekülün ise 29.690 Å olan 3PVA-(C10)2NaAlg olduğu bulunmuştur.
QSAR tanımlayıcılarının değerlendirilmesi, 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly'yi temsil eden yapının, önerilen ilk etkileşim için en reaktif yapı olduğunu ortaya koymuştur.
PVA trimeri ile NaAlg dimer arasındaki ikinci etkileşim modu için elde edilen sonuçlar, yüklerinin önceki bölümde birinci etkileşim için önerilenlere benzer olduğunu göstermektedir. Tüm yapıların elektronik yükü sıfırdır, bu da hepsinin temel durumda olduğu anlamına gelir.
Tablo 4'te gösterildiği gibi, Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg'nin 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 ünite gliserol ile reaksiyona girmesi durumunda, TDM değerleri (PM6 seviyesinde hesaplanmıştır) 11.581 Debye'den sırasıyla 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507 ve 15.756'ya yükselmiştir. Ancak, toplam enerji gliserol birimlerinin sayısının artmasıyla azalır ve Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg belirli sayıda gliserol birimiyle (1 ila 6) etkileşime girdiğinde, toplam enerji sırasıyla − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964 ve − 1637.432 eV olur.
İkinci etkileşim olasılığı için, IP, Log P ve polarize edilebilirlik de PM6 teori seviyesinde hesaplanmıştır. Bu nedenle, moleküler reaktivitenin en güçlü üç tanımlayıcısını dikkate almışlardır. 1, 2, 3, 4, 5 ve 6 gliserol birimiyle etkileşen End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg yapılarını temsil eden durumlarda, IP -9,385 eV'den sırasıyla -8,946, -8,848, -8,430, -9,537, -7,997 ve -8,900 eV'ye yükselmiştir. Bununla birlikte, End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg'nin gliserol ile plastikleştirilmesi nedeniyle hesaplanan Log P değeri daha düşük olmuştur. Gliserol içeriği 1'den 6'ya arttıkça, değerleri -3,643 yerine -5,334, -6,415, -7,496, -9,096, -9,861 ve -10,53 olmaktadır. Son olarak, polarize edilebilirlik verileri, gliserol içeriğinin artmasının Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg'nin polarize edilebilirliğinde artışa neden olduğunu göstermiştir. Model molekül Term 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg'nin polarize edilebilirliği, 6 gliserol birimi ile etkileşimden sonra 31,703 Å'den 63,198 Å'ye yükselmiştir. İkinci etkileşim olasılığında gliserol birimlerinin sayısının artırılmasının, çok sayıda atom ve karmaşık yapıya rağmen, gliserol içeriğinin artmasıyla performansın hala iyileştiğini doğrulamak için yapıldığını belirtmek önemlidir. Dolayısıyla, mevcut PVA/Na Alg/gliserin modelinin lityum iyon pillerin yerini kısmen alabileceği söylenebilir, ancak daha fazla araştırma ve geliştirme gerekmektedir.
Bir yüzeyin bir adsorbatla bağlanma kapasitesini karakterize etmek ve sistemler arasındaki benzersiz etkileşimleri değerlendirmek, herhangi iki atom arasında var olan bağ türü, moleküller arası ve molekül içi etkileşimlerin karmaşıklığı ve yüzeyin ve adsorbanın elektron yoğunluğu dağılımı hakkında bilgi gerektirir. Etkileşen atomlar arasındaki bağ kritik noktasındaki (BCP) elektron yoğunluğu, QTAIM analizinde bağ gücünü değerlendirmek için kritiktir. Elektron yük yoğunluğu ne kadar yüksekse, kovalent etkileşim o kadar kararlıdır ve genel olarak bu kritik noktalardaki elektron yoğunluğu o kadar yüksektir. Dahası, hem toplam elektron enerji yoğunluğu (H(r)) hem de Laplace yük yoğunluğu (∇2ρ(r)) 0'dan küçükse, bu kovalent (genel) etkileşimlerin varlığını gösterir. Öte yandan, ∇2ρ(r) ve H(r) 0,54'ten büyük olduğunda, zayıf hidrojen bağları, van der Waals kuvvetleri ve elektrostatik etkileşimler gibi kovalent olmayan (kapalı kabuk) etkileşimlerin varlığını gösterir. QTAIM analizi, Şekil 7 ve 8'de gösterildiği gibi, incelenen yapılardaki kovalent olmayan etkileşimlerin doğasını ortaya koymuştur. Analize göre, 3PVA − 2Na Alg ve Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg'yi temsil eden model moleküller, farklı glisin birimleriyle etkileşime giren moleküllere göre daha yüksek stabilite göstermiştir. Bunun nedeni, aljinat yapısında daha yaygın olan elektrostatik etkileşimler ve hidrojen bağları gibi bir dizi kovalent olmayan etkileşimin, aljinatın kompozitleri stabilize etmesini sağlamasıdır. Dahası, sonuçlarımız, 3PVA − 2Na Alg ve Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg model molekülleri ile glisin arasındaki kovalent olmayan etkileşimlerin önemini göstermekte ve glisinin kompozitlerin genel elektronik ortamını değiştirmede önemli bir rol oynadığını belirtmektedir.
3PVA − 2NaAlg model molekülünün (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly ve (f) 5 Gly ile etkileşiminin QTAIM analizi.