ተግባራት ፉኩይን ድርብ መግለጺታትን ተገሊጹ፡ ምዕቡል ሳይንሳዊ ትንተና

ፋንክሽን ፉኩይ ካብ DFT-based conceptual density functional theory ከም መሰረታዊ መግለጺታት ኮይኖም ይሰርሑ፣ እዚ ድማ ኤሌክትሮናት ኣብ ውሽጢ ሞለኪዩላት ከመይ ከም ዝዝርግሑ ዘርኢ እዩ። ነዞም ተግባራት ብምጥቃም ናይ ምግማት ዓቕሚ፡ ኣብ ፍሉይ ኣቶሚካዊ ቦታታት ዝርከቡ ሞለኪዩላት ዘለዎም ዓቕሚ ኤሌክትሮን ብምልጋስ ወይ ምቕባል፡ ኤሌክትሮፊሊክ ወይ ኒውክሊዮፊሊክ ባህርያት ንምውሳን የቃልዕ።

እቲ ድርብ መግለጺ ኣብ ሞለኪዩላዊ ቦታታት ንዘሎ ኒውክሊዮፊሊክን ኤሌክትሮፊሊክን ባህርያት ብምፍላይ ንትንተና ተግባር ፉኩይ የዕብዮ እዚ ድማ ንልክዕነት ገምጋም ኬሚካላዊ ምላሽ የመሓይሽ። መብዛሕትኦም ተመራመርቲ ነዞም ኣገደስቲ መግለጺታት ንዝለዓለ ሳይንሳዊ ትንተና ኣብ ምሕሳብ ብድሆታት ከምዘጋጥሞም ረኺብናዮ ኣለና። ኣብዚ፡ ነቲ ስሌት ንምቕላል ቀሊል ናይ ፓይቶን ኮድ ዲዛይን ጌርና ኣለና።

እቲ ጽሑፍ ዝርዝር ርድኢት ብዛዕባ ፋንክሽን ፉኩይ፡ ምስ ክልሰ-ሓሳባዊ ማዕቀፎም፡ ምስ ቁጽራዊ ኣገባባትን ፓይቶን ኣፕሊኬሽንን ካብ ጋውስያዊ ሶፍትዌር ዝተረኽበ ውጽኢት ተፈጥሮኣዊ ትንተና ህዝቢ (NPA) ብምጥቃም ይህብ።

📥ተግባራት ፉኩይን ኣካላዊ ትርጉሞምን።

ፉኩይ ፋንክሽን x(n) ኣብ ሓደ ስርዓት ዝርከቡ ኤሌክትሮናት ቁሩብ ክቕየር ከሎ ዝህቦ ምላሽ ጽቕጥቕጥ ኤሌክትሮን ρ(r) ይዕቅን።

ብሕሳብ ድማ ከምዚ ዝስዕብ ይግለጽ፤

N ጠቕላላ ቁጽሪ ኤሌክትሮናት ክኸውን ከሎ፡ v(r) ድማ ግዳማዊ ዓቕሚ እዩ። እዚ ፋንክሽን እዚ ውሱናት ፍልልያት ተጠቒምካ ብቑጽሪ ክግመት ይከኣል፤

አበይ፥

• x ( x ) → ኣቶሚካዊ ቻርጅ ናይ ሓደ ፍሉይ ቦታ ኣብ ገለልተኛ ሞለኪዩል።
• c ( x + 1 ) → ድሕሪ ምውሳኽ ኤሌክትሮን (ኣንዮን) ዝፍጠር ቻርጅ።
• x ( x − 1 ) → ድሕሪ ምእላይ ኤሌክትሮን (ካቲዮን) ዝፍጠር ቻርጅ።

እቶም ክልተ ተግባራት ንናይ ኤሌክትሮን ጽቕጥቕጥ ተነቃፍነት ናብ ምቕያር ኩነታት ብምግምጋም ንናይ ኬሚካላዊ ምላሽ ቅዲ ንምግማት ይሕግዙ።

📥ድርብ መግለፂ (Δn(n))ን ኬሚካላዊ ትርጉምን

እቲ ድርብ መግለጺ Δ x ( x ) ኣብ መንጎ ኤሌክትሮፊሊክን ኒውክሊዮፊሊክን ርእሰ-ተኣማንነት ዘለዎም ቦታታት ብምፍላይ ንትንተና ተግባር ፉኩይ የጽርዮ፤

📥ትርጉም Δn( x ) :

• Δ x ( x ) → ዞባ ንኒውክሊዮፊሊክ መጥቃዕቲ ይፈቱ ።
• Δ n ( c ) < 0 → ዞባ ንኤሌክትሮፊሊክ መጥቃዕቲ ይፈቱ ።
• Δ x ( x )=0 → ዞባ ብኬሚካል ዘይሰርሕ ’ ዩ።

ተመራመርቲ Δ x ( x ) ብምጥቃም፡ ምላሽ ዝህቡ ሞለኪዩላዊ ቦታታት ብትኽክል ክውስኑን መንገድታት ኦርጋኒክ ምላሽ ክግምቱን ይኽእሉ።

📥ትንታነ ተፈጥሮኣዊ ብዝሒ ህዝቢ (NPA) ብቋንቋ ጋውስ

ኮምፑተሽናል ኬሚስትሪ ንጽፍሒ ኤሌክትሮን ኣብ ልዕሊ ኣቶማት ናይቲ ሞለኪዩል ንምምቃል ንኤንፒኤ ብሰፊሑ ይጥቀመሉ። ጋውስያዊ ሶፍትዌር ብመንገዲ Pop=NPA ዝብል ናይ ምእታው ፋይል ቁልፊ ቃል NPA ቻርጅ ይፈጥር። ፉኩይ ፋንክሽን ስሌታት ንምፍጻም መሰረት በዞም ክስታት እዩ ዝቐርብ።

ኣብነት ጋውስያዊ እታው ንNPA ስሌት፤

 %chk=mol.chk # B3LYP/6-31G(d,p) Pop=NPA Title: NPA Charge Calculation 0 1 C 0.000 0.000 0.000 H 0.000 0.000 1.090 H 1.026 0.000 -0.363 H -0.513 -0.889 -0.363 H -0.513 0.889 -0.363

ክፍሊ ውጽኢት ናይቲ ጋውስያዊ ስሌት ኣብ ትሕቲ " ተፈጥሮኣዊ ትንተና ህዝቢ " ዝብል ኣርእስቲ ናይ NPA ክፍሊት ይህብ። እቶም ዝተቐድሑ ክስታት ብሰንጠረዥ ተቐሪጾም ኣለዉ፤

እዞም ክብርታት ኣብ ስክሪፕት ፓይቶን ንፋንክሽን ፉኩይን ድርብ መግለጺን ንምስላጥ ይጥቀሙ።

📥ፓይቶን ኮድ ንፉኩይ ፋንክሽን ስሌት

ተመራመርቲ ነቶም ዝተቖጽሩ ክብርታት ኣብ እዋን ርክብ ኬሚካላዊ ኣገባባት ንምርዳእ ይጥቀሙሉ፡ ኣብ ርእሲኡ ድማ ፍሉይ ተግባራዊ ባህርያት ዝውንኑ ሞለኪዩላት ይምዕብሉ፡ ንሳቶም ድማ ምልዕዓልን ሕጹያት መድሃኒትን እዮም።

👉ስክሪፕት ፓይቶን:

 import pandas as pd # Load the data from the Excel file in the same directory as the script file_path = 'FUKUI.xlsx' df = pd.read_excel(file_path) # Calculate Fukui Functions and Dual Descriptor with 5 decimal places df['fr+'] = (df['Anion(N+1)'] - df['Neutral(N)']).apply(lambda x: f"{x:.5f}") df['fr-'] = (df['Neutral(N)'] - df['Cation(N-1)']).apply(lambda x: f"{x:.5f}") df['fr0'] = ((df['Anion(N+1)'] - df['Cation(N-1)']) / 2).apply(lambda x: f"{x:.5f}") df['∆f'] = (df['fr+'].astype(float) - df['fr-'].astype(float)).apply(lambda x: f"{x:.5f}") # Save the calculated data to a new Excel file in the same directory output_file = 'fukui_functions_output.xlsx' df.to_excel(output_file, index=False) # Display the DataFrame (optional) print(df)

👉ኮድ መብርሂ፤

ዳታ ምጽዓን፤

ካብ ናይ ኤክሰል ፋይል ( FUKUI.xlsx ) ናይ NPA ክፍሊት የንብብ።

👉ስሌት ፋንክሽን ፉኩይ:

• θ+( x ) ኢንዴክስ ካብቲ ኣብ መንጎ ኣንዮኒክን ኒውትራልን ቻርጅ ክብርታት ዘሎ ፍልልይ ዝመጽእ እዩ።
• እዚ መዐቀኒ θ-( x ) ካብ ዋጋ ካቲዮኒክ ቻርጅ ካብቲ ገለልተኛ ቻርጅ ዋጋ ብምጉዳል ዝመጽእ እዩ።
• እቲ ሱር ነቀል ፉኩይ ፋንክሽን ዋጋኡ ዝረክብ ኣብ x+( x ) ን x-( x ) ን ማእከላይ ስርሒት ብምፍጻም እዩ።
• ድርብ መግለጺ ዝቕልቀል ስሌት y-( x ) ካብኡ ን+( x ) ምስ ዝጎድሎ እዩ።

ቅርጺ፦ ነፍሲ ወከፍ ዋጋ ንልክዕነት ናብ ሓሙሽተ ዓስራይ ቦታታት ይኽበብ።

ውጽኢት፡- እቲ ውጽኢት ንተወሳኺ ትንተና ከም fukui_functions_output.xlsx ይቕመጥ።

📥ውጽኢትን ዘተን

እቶም ዝተቖጽሩ ናይ ፉኩይ ፋንክሽንን ድርብ መግለጺታትን ኣብ ሞለኪዩላዊ ምላሽ ወሳኒ ርድኢት ይህቡ፤

• ልዑል x+( x ) ክብርታት ክህልዉ ዝኽእሉ ኒውክሊዮፊሊክ ቦታታት የመልክቱ።
• ልዑል x−( x ) ክብርታት ኤሌክትሮፊሊክ ሪኣክቲቪቲ ይሕብሩ።
• Δ x ( x ) ክብርታት ነቶም ዝበዝሑ ምላሽ ዝህቡ ቦታታት ይድርኹ።

ትንበያታት ናይ ምላሽ ኣገባባት ምስ ምፍራይ ፍሉይ ዝድለ ባህርያት ዘለዎም ሞለኪዩላት ከም ምልዕዓልን ሕጹያት መድሃኒትን ይጽምበር።

📥መደምደምታ

ውህደት ተግባራት ፉኩይ ምስ ድርብ መግለጺታት ከም ሓያል ስሌታዊ ኣገባብ ንምድህሳስ ኬሚካላዊ ምላሽ ይሰርሕ። ግቡእ ስሌት ምክፍፋል ቻርጅ ኣብቲ ብጋውስያዊ ስሌታት ዝተረኽበ ናይ NPA ቻርጅ ይምርኮስ። እቲ ኣብ ፓይቶን ዝተመርኮሰ ኣገባብ፡ ንዓበይቲ ሞለኪዩላዊ ዳታሴታት ብቑዕ ገምጋም ንኽግበር ዘኽእል ኣውቶማቲክ ስራሕ የኽእል።

ቀጻሊ መጽናዕትታት ንናይ ፉኩይ ተግባራት ብሓባር ምስ ኤሌክትሮስታቲክ ፖተሽናል ማፒንግ ምትግባር ይግባእ እዚ ድማ ሞለኪዩላዊ ዑደት ትንተና ዘጠቓልል ኮይኑ ግቡእ ርድኢት ናይ ርእሰ-ተኣማንነት ባህሪ ንምርካብ እዩ።