Dioksan ve thf eter stabilizatörleri ile CH₄, CO₂ ve H₂ gaz moleküllerinin çift kafesli klatrat hidrat sistemlerindeki etkileşim profilleri

Klatrat hidratlar, ya da gaz hidratları, küçük gaz moleküllerini hapsedebilen kafes benzeri yapılar oluşturan üç boyutlu hidrojen bağlı su moleküllerinden oluşan bileşiklerdir. Bu kafeslerin kararlılığı, su kafesleri ile hapsolmuş gaz molekülleri arasındaki konak–konuk etkileşimlerinin kimyasal doğasına, kafesin türüne (küçük ya da büyük) bağlı olarak değişebilmektedir. Bu tez çalışması ikili klatrat hidratlarda büyük kafeste dioksan ve tetrahidrofuran eter molekülleri ile küçük kafeste metan, karbondioksit ve hidrojen moleküllerinin konak-konuk etkileşimleri teorik olarak incelenmiştir. Teorik çalışmalar Gaussian16 programı kullanılarak M062X/cc-pVDZ seviyesinde ve sII yapısında çift kafes sistemlerinin geometrik optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen hesaplama sonuçlarına göre, en düşük toplam etkileşim enerjisi −14.99 kcal/mol ile küçük kafeste CO₂ ve büyük kafeste 1,4-dioksan bulunan yapı için hesaplanmıştır. Özellikle 1,4-dioksan molekülünün iki oksijen atomu içeren altı üyeli halkalı yapısı sayesinde, THF'ye kıyasla kafes yapısına daha uyumlu bir şekilde yerleştiği ve su molekülleri ile daha güçlü etkileşimler kurarak sistemin genel kararlılığını önemli ölçüde artırdığı belirlenmiştir. Topolojik analizlerin, klasik olmayan zayıf hidrojen bağları ile van der Waals etkileşimlerinin bu moleküler sistemlerin stabilitesinde kritik rol oynadığını ve bu etkileşimlerin sistemin enerji profilinde doğrudan etkili olduğunu ortaya koymuştur.