اسم الباحث : شرمين صاحب حسين عواد
اسم المشرف : أ. م. د. عـــلا مهدي الهنداوي : أ. م. د. جهان حميد عبد الامير
الكلمات المفتاحية :
الكلية : كلية التربية للعلوم الصرفة
الاختصاص : علوم الكيمياء
سنة نشر البحث : 2025
تحميل الملف : اضغط هنا لتحميل البحث
الخلاصة
يُحضَّر سيلينيد الزنك (ZnSe) باستخدام طريقة الترسيب الكيميائي. وقد تم تأكيد تكون جسيمات ZnSe النانوية في غياب وحضور مادة EDTA باستخدام مجهر المسح الإلكتروني بالانبعاث الميداني (FE-SEM)، وتحليل الطيف بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX)، وتقنية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FT-IR)، وحليل حيود الأشعة السينية (XRD)، وتحليل مطياف رامان. كما تم استخدام الطيف المرئي-الأشعة فوق البنفسجية لتقدير طاقة فجوة الحزمة، وتبين أنها 3.32 eV) و eV 3.54 (لكلٍ من جسيمات ZnSe غير المُغطاة وتلك المُغطاة بـEDTA. وتم دراسة الخصائص البصرية للمواد النانوية المحضرة سواء كانت مغطاة بالبلمرة أم لا. ثم تم الانتقال إلى الجزء النظري من العمل باستخدام البرامج المتخصصة مثل Gaussian View 6.0 وGaussian 09W وChemDraw Professional 15.0، بهدف مقارنة نتائج الجزء العملي مع النتائج النظرية.
في هذه الدراسة، تعمل مادة EDTA كعامل تغليف. وقد تم إعداد العينات وتحليلها باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات التحليلية، حيث أظهرت النتائج أن EDTA يعمل كعامل تغليف فعال ينظم حجم الجسيمات النانوية ويمنع تكتلها، مما يؤدي إلى زيادة استقرار مادة ZnSe. وكشفت قياسات مطياف UV-Vis عن فجوة بصرية مناسبة للتطبيقات الكهرضوئية، مع تأثير EDTA على الخصائص البصرية للمادة. كما أظهر تحليل XRD تكون بنية بلورية مرتبة مع تقليل ملحوظ في حجم البلورة نتيجة لتأثير خصائص EDTA على سيلينيد الزنك.
وقد تحسنت نقاوة المادة بفضل عملية التغليف، التي منعت أيضاً تكون الملوثات غير المرغوب فيها، كما تبين من بيانات FT-IR ومطياف رامان التي أظهرت بوضوح وجود تفاعل بين ZnSe وEDTA. وعندما خضعت العينة المحضرة لتحليل EDS، تبين توزيع العناصر بشكل متجانس.
تمت أيضًا دراسة إعدادات الطاقة الحدية منخفضة الميل بدقة في التكوينات الهندسية الجزيئية لمجموعة Zn₃Se₃، قبل وبعد إضافة حمض الإيثيلين ديامين تتراأسيتك (EDTA). وقد تم فحص نظرية الدوال الكثيفة والخصائص الهيكلية والإلكترونية لمركب Zn₃Se₃-EDTA باستخدام حسابات DFT/B3LYP مع مجموعة الأساس 6-113G (d, p). كما تم فحص ترددات أوضاع الاهتزاز الشاملة بطريقة منهجية باستخدام توزيع الطاقة الكامنة كأساس للتحليل. وتم تقييم الاستنتاجات النظرية الخاصة بالقمم النشطة للمجموعات الوظيفية O–H وN–H وC=O وZn–Se باستخدام أطياف FT-IR للمركبات المحددة. وتم حساب فجوة الطاقة (Eg) الناتجة عن الفرق بين هذه المدارات ورسمها باستخدام المدارات الجزيئية الأمامية (HOMO) والمدارات الجزيئية الخلفية (LUMO). وقبل وبعد إضافة EDTA، تم تحقيق مؤشر واعد بزيادة قيمة Eg من 0.03833 eV إلى 0.13797 eV، مما يبرز تأثير عامل التغليف للمركب العضوي على سطح Zn₃Se₃. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد شكل وتوزيع الجهد الكهروستاتيكي الجزيئي (سطح وتوزيع الكنتور) لكل من Zn₃S₃ وZn₃S₃_EDTA، إلى جانب الخصائص الإلكترونية للهياكل المذكورة، والتي شملت القدرة التأيين (IP)، والألفة الإلكترونية (EA)، وEf، وفجوة الطاقة (Eg)، والجهد الكيميائي (Cp)، والكهربية (χ)، والصلابة العالمية (η)، والمرونة الكيميائية (S)، والكهربائية (ω)، والنيوكليوفيلية (ε).
خلصت الدراسة إلى أن خصائص المادة النانوية، مثل الاستقرار والتحكم في الحجم، تتحسن بشكل كبير عند استخدام EDTA كعامل تغليف أثناء تصنيع ZnSe.
Theoretical and Experimental Study of the Properties of ZnSe Semiconductor Nanostructures
Zinc selenide (ZnSe) is prepared by chemical deposition. The formation of ZnSe nanoparticles in the absence and presence of EDTA was confirmed through Field emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), Fourier transform infrared (FT-IR), X-Ray Diffraction (XRD), and Raman spectroscopy. The UV-visible spectrum was used to estimate the band gap energy and it turned out to be (3.32 ev and 3.54 ev) for both uncapped ZnSe and EDTA capped ZnSe nanoparticles. The optical properties of the prepared nanomaterials covered with the polymer or not covered were also studied. Then the theoretical part of this work was moved using special program Gaussian View 6.0 Gaussian 09W Chem Draw don professional 15.0, In order to the results of the practical part with the theoretical one.
In this study EDTA acting as a capping agent. The samples were prepared and analyzed using a variety of analytical techniques, The results showed that EDTA acts as an effective capping agent, regulating the size of the nanoparticles and preventing aggregation, resulting in enhanced stability of ZnSe. UV-Vis spectroscopy measurements revealed an optical band gap suitable for optoelectronic applications, with EDTA influencing the material’s optical properties. XRD analysis revealed the formation of a well-ordered crystalline structure with a significant reduction in crystal size due to the effect of EDTA characteristics of zinc selenium.
The purity of material’s was enhanced by the capping, which also stopped the production of unwanted contaminants, as demonstrated by the FTIR and Raman data, which clearly showed an interaction between ZnSe and EDTA. When the prepared sample was subjected to EDS analysis, the elements were distributed uniformly.
Low affinity energy thresholds were precisely tailored into the Zn3Se3 cluster’s molecular geometry configurations both before and after the addition of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Theory of density functionals and the structural and electronic characteristics of the Zn3Se3-EDTA composite were examined using DFT/B3LYP calculations using the 6-113G (d, p) basis set. Comprehensive vibrational mode frequencies were methodically examined using potential energy distribution as a basis for analysis. Theoretical conclusions regarding the active peaks of the O–H, N–H, C=O, and Zn–Se functional groups were evaluated using the FTIR spectra of the designated compounds. The energy gap (E𝒈) resulting from the difference between those orbitals was computed and plotted using the frontier high occupied and low unoccupied molecular orbitals (HOMO&LUMO). Before and after adding EDTA, the promising indicator was achieved at increasing E𝒈 from 0.03833 eV to 0.1379 eV, highlighting the capping agent effect of the organ compound on the Zn3Se3 surface. In addition, the molecular electrostatic potential is surface and contour diagram of Zn3S3 and Zn3S3_EDTA were determined, along with electronic properties of the stated structures, including Ionization potential (IP), Electron affinity (EA), Ef, Energy Gap (𝑬𝒈), Chemical Potential (𝑪𝒑), Electronegativity (χ), Global Hardness (η), Chemical Softness (S), Electrophilicity (𝛚) and Nucleophilicity (ε),
The study concluded that the properties of the nanomaterial, such as stability and size control are much improved when EDTA is used as a capping agent during the manufacture of ZnSe.


