تُعدّ هذه الدراسة بحثًا نظريًا ذا شقين، أولهما امتزاز جزيء CS2 على أقفاص نانوية من Al12N12 نقية ومطعّمة بعناصر انتقالية (حيث TM = Sc، V، Ti) في كلٍّ من الفراغ والماء. وثانيهما امتزاز جزيء NH2OH على أقفاص نانوية من M12N12 نقية ومطعّمة بالتيتانيوم (حيث M = B، Al، Ga)، مع الأخذ في الاعتبار تأثير مجال كهربائي خارجي.

تم استخدام نظرية الكثافة الوظيفية (DFT-D3) ونظرية الكثافة الوظيفية المعتمدة على الزمن (TD-DFT) عند مستوى B3LYP/6-311g(d,p). كما تمّ الأخذ بعين الاعتبار تشتت غريم من الإصدار D3.

تشير النتائج إلى أن الأقفاص النانوية TMAl11N12 المطعّمة أكثر استقرارًا وتفاعلية من Al12N12. يؤدي استخدام الماء كمذيب إلى توسيع فجوة HOMO-LUMO (Eg) في الهياكل النانوية المدروسة، باستثناء TiAl11N12. في الفراغ، تبلغ طاقات امتزاز CS2 على Al12N12 وScAl11N12 -0.358 و-0.410 إلكترون فولت على التوالي، بينما يؤدي تطعيم Ti وV إلى زيادة Eads إلى -1.201 و-0.893 إلكترون فولت، وانخفاض Eg إلى 48.7% و58.5% على التوالي. تُعد أطياف الأشعة فوق البنفسجية للهياكل النانوية حساسة لامتزاز CS2 في كل من الفراغ والماء.

علاوة على ذلك، يتم امتزاز NH2OH كيميائيًا على الهياكل النانوية M12N12 وTiM11N12. يؤدي تطعيم Ga12N12 بالتيتانيوم إلى تعزيز الحساسية الكهربائية لـ TiGa11N12 تجاه NH2OH، ويقلل من قيم زمن الاستعادة (τ) لـ B12N12 و Al12N12، بينما يزيد من قيمة τ لـ Ga12N12. ويتأثر طيف الأشعة فوق البنفسجية المرئية والعزم المغناطيسي لـ TiGa11N12 النانوي بامتصاص NH2OH. ويتحكم عامل EF في حساسية TiGa11N12 وTiAl11N12 تجاه NH2OH. iii iv وأخيرًا، تشير نتائجنا إلى أن الأقفاص النانوية التي درسناها مواد واعدة لامتصاص CS2 وNH2OH. ويمكن استخدام هذه المواد لأغراض الإزالة وفي تصميم أجهزة الاستشعار الكهربائية والبصرية والحرارية والمغناطيسية. ستتناول أبحاثنا المستقبلية دراسة هياكل نانوية أخرى تعتمد على عناصر IIIA وVA كمواد ماصة ومستشعرات لغازات ملوثة أخرى.