ساخت وبررسی خواص فیزیکی نانوساختارها و کنترل پارامترهای تشکیل این رده از مواد که به اتمهای مصنوعی معروفند ما را در ساختن لایه هایی با ساختارهای متفاوت ازنظر اندازه ذرات تشکیل دهنده,نوع ساختار بلورشناسی وآرایش نانوذرات تشکیل دهنده لایه ها, توانا می سازد. نانوذرات به علت بزرگ بودن نسبت سطح به حجم دارای خواص جدیدی هستند که اثر اتمهای سطحی در این ساختارها خود را بیشتر نشان می دهد. با توجه به اثر محدودیت کوانتومی با کوچکتر شدن اندازه نانوذرات ,گاف انرژی این مواد بیشتر می شود و اثر محدودیت کوانتومی روی خواص نوری و الکتریکی پدیده قابل توجهی است .نکته مهم در رسانش الکتریکی این است که حاملهای بار درون این جزایر محبوسند و حالتهای جایگزیده ایجاد می کنند.با استفاده از مدلی که c.godetمعرفی نموده می توان پیشگوئیهای قابل توجهی در مورد مکانیسم رسانش در لایه های نانوساختار نمود

به این منظور، در فصل اول به شرح چگونگی ایجاد کربن نانوتیوبها و نیز مفاهیم اپتیکی آنها پرداخته شده است. در فصل دوم با استفاده از مدل تنگ بست قوی، خواص الکتریکی کربن نانوتیوبهای زیگزاگ و آرمچیر بررسی شده است. در ادامه خواص اپتیکی و تاثیرات حضور میدان مغناطیسی خارجی بر روی آنها بررسی شده است. در فصل سوم کربن نانوتیوبهای تک دیواره زیگزاگ و آرمچیر را به صورت استوانه سه بعدی در نظر گرفته ایم و پذیرفتاری خطی آنها را با استفاده از مدل تنگ بست بررسی کرده ایم. در ادامه، در این فصل تاثیرات میدان مغناطیسی خارجی بر خواص اپتیکی این نانوتیوبها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که میدان مغناطیسی خارجی می تواند دو اثر پهن شدگی در میدانهای مغناطیسی ضعیف یا شکافتگی در میدانهای مغناطیسی قوی را بر روی پذیرفتاری خطی داشته باشد. همچنین نشان داده شده است که میدان مغناطیسی خارجی باعث ایجاد یک پیک در انرژی کمتر از 5/1 الکترون ولت در نانوتیوبهای آرمچیر می شود که افزایش میدان باعث حرکت پیک به سمت انرژیهای بالاتر و کاهش شدت آن می شود. در فصل چهارم خواص اپتیکی بورون نیترید نانوتیوبهای زیگزاگ تک دیواره در غیاب میدانهای خارجی و با استفاده از مدل تنگ بست قوی بررسی شده است. در این فصل رفتار منظمی را برای طبقه بندی خواص اپتیکی بورون نیترید نانوتیوبهای زیگزاگ تک دیواره پیدا کرده ایم. در نهایت با پیدا کردن عناصر ماتریس انتقال، خواص جذب آنها را در بازه انرژیهای کم بررسی کرده ایم که نتایج ما با نتایج تجربی توافق خوبی را نشان می دهد.

هدف اصلی این پایان نامه بررسی ویژگیهای حسگری گازی لوله های نانومتری کربنی زیگزاگ و نوارهای نانومتری کربنی آرمچیر است. مطالب این پایان نامه به ترتیب زیر ارائه می شود. در فصل اول انواع مختلف حسگرها معرفی می شوند و حسگرهای گازی حالت جامد به طور مفصل مورد مطالعه قرار می گیرند. فصل دوم به به بررسی روشهای سنتز و ویژگیهای الکتریکی دو دسته از ساختارهای مهم کربنی – لوله های نانو متری کربنی و نوارهای نانومتری کربنی – اختصاص داده شده است. در فصل سوم با استفاده از مدل تنگ بست قوی و با محاسبه چگالی حالات موضعی و متوسط، به ازای درصدهای محدود اثر جذب گازهای دو اتمی و سه اتمی بر ویژگیهای الکتریکی لوله نانومتری زیگزاگ (10،0) مورد مطالعه قرار می گیرد. اثر جذب با وارد کردن دو پارامتر – تغییر انتگرال پرش و انرژی نقاط شبکه - به سیستم مورد بررسی اعمال می شود. برای بدست آوردن مقادیر مناسب تغییر انتگرال پرش و انرژی نقاط شبکه، مقادیر این کمیت ها آنقدر تغییر داده می شوند تا رفتار چگالی حالات موضعی سیستم به ازای آن مقادیر، مشابه با رفتار مشاهده شده در آزمایشها و یا رفتار پیش بینی شده در محاسبات بر پایه تئوری چگالی تابعی باشد. سپس این مقادیر برای بررسی اثر جذب گاز در درصد های محدود مورد استفاده قرار می گیرد. توزیع نقاطی از لوله نانو متر ی که در آنها مولکول های گاز جذب می شوند کاملا تصادفی است بنابراین تابع گرین سیستم تابعی است تصادفی و رفتار موضعی ماده در نقاط مختلف با رفتار متوسط آن متفاوت خواهد بود. برای انجام محاسبات لازم از تقریب پتانسیل همدوس استفاده می شود که در آن رفتار میانگین مجموع پیکربندی های مختلف به حساب می آید. این محاسبات نشان می دهد که به ازای درصدهای محدود، با جذب برخی گازها لوله نامتر ی زیگزاک همانند یک نیمرسانای دهنده و با جذب برخی گازهای دیگر همانند یک نیمرسانای پذیرنده عمل می کند. مبحث فصل چهارم بررسی ویژگیهای گازی نوار نانومتری آمچیر – 8 است. مشابه با فصل قبل ابتدا مقادیر مناسب مربوط به تغییر انتگرال پرش و انرژی نقاط شبکه محاسبه می شود و سپس با استفاده از این مقادیر و به کمک تقریب پتانسیل همدوس اثر جذب گاز در درصدهای محدود بررسی می شود . محاسبات انجام شده نشان می دهد که جذب گاز سبب ایجاد تراز انرژیی درون گاف نیمرسانا و تبدیل آن به نیمرسانای پذیرنده و یا دهنده می شود. بنابراین می توان از این مواد - لوله های نانو متری کربنی و نوارهای نانومتری کربنی – به عنوان حسگر های گازی استفاده کرد.

نانو ساختار ها موادی هستند بااندازه هایی در حدود نانومترکه با توجه به شکل، اندازه وابعادشان خواصی متفاوت ازحالت توده ونیز متفاوت از حالت اتمی از خود نشان می دهند. نانو ساختار ها به شکلها واندازه های مختلف: نانو ذرات، نانو لوله های تک دیواره ی منفرد وکلاف، نانو جزیره ها، نانو ریبونها، و...سنتز وساخته می شوند و تحقیقات ومطالعات بسیاری رابه خود اختصاص داده اند. نانو ساختارها خواص مکانیکی، الکترونی، حرارتی وترابری منحصر به فردی از خود نشان می دهند. نانو لوله ها بسته به انحنایشان می توانند نانو سیمهای فلزی یا نیمه رسانا باشند. با توجه به خواص الکترونی یاد شده، سه نوع مختلف قطعه الکترونی بر اساس نانو لوله ها ساخته می شود. اولین آنها نانو لوله های نیمه رسانا هستند که مقداری نا خالصی بین آنها تزریق شده باشد. دومین دسته، اتصال دونانو لوله به یکدیگر است که حاصل آن نانو لوله ای است که برای ترابری بار در امتداد آن بسیار مناسب است و دسته سوم هم برقراری یک پل درمقیاس نانو مابین دو الکترود با فاصله ی کمتر ازnm30 می باشد که می تواند به عنوان سیم کوانتمی در قطعات الکترونیک ملکولی بکاررود. از مهمترین خواص نانو لوله ها اسپین – الکترونیک یا اسپینترونیک است. در این حوزه، درجه آزادی اسپین الکترون برای انتقال و ذخیره اطلاعات و مخابرات قابل تنظیم و کنترل است. لذا نانولوله هابه عنوان رساناهایی به منظور ترابری اسپین در فواصل دور، ابزارهایی ایده آل به شمار می روند. نانولوله ها همچنین با داشتن مدول یانگ از مرتبه چندین tpa، خواص مکانیکی فوق العاده ای دارند واین سبب می شود که بتوان از آنها موادی با قدرت کشش بالا ساخت، بدون اینکه جسم دچار شکستگی و آسیب گردد. محققان درمطالعه این مواد، روشها ومدلهای تجربی ونظری مختلفی بکار برده اند. در حوزه مطالعات نظری مدل بستگی محکم، نظریه تابعی چگالی و شبیه سازی دینامیک ملکولی از آن جمله است. درفصل اول این پایان نامه تاریخچه ای از نانو ساختارها و مقدمه ای از خواص مختلف فیزیکی، شیمیایی، ترابری، اپتیکی و... آنها ونیز توضیحاتی در باره ساختار هندسی نانو لوله ها ارایه می شود. معرفی اجمالی نظریه تابعی چگالی و محاسبات ساختار نواری به فصل دوم اختصاص داده شده است. در فصل سوم نانوریبونها معرفی وساختار هندسی وخواص الکترونی آنها شرح داده شده است. همچنین اثر جذب گازهای o2 وn2 بر ساختار الکترونی نانو ریبونهای گرافنی آرمچیر در فصل سوم بررسی شده است. در فصل چهارم مقدمه ای از خواص وویژگیهای نیمه رسانای اکسید روی همچنین خواص نانو لوله تک دیواره اکسید روی ارایه شده است. در پایان، خواص الکترونی کلاف نانو لوله اکسید روی مطالعه شده است. نتیجه این مطالعات این است که ساختار الکترونی نانو لوله تک دیواره zno در حالت منفرد با ساختار الکترونی آن در حالت کلاف متفاوت است واز نیمه رسانایی در حالت منفرد به فلزی در حالت کلاف تغییر می کند.

در این پایان نامه خواص الکتریکی و ساختاری دسته سیلیکون کربید نانوتیوبهای موازی و سیلیکون کربید نانوتیوبهای دو دیواره خالص و همچنین اثر تزریق ناخالصی بر روی آنها با استفاده از روش تابعی چگالی بررسی شده است. در فصلهای اول تا سوم به معرفی کربن نانوتیوبها و روش های ساخت و خواص الکتریکی وساختاری آنها و شرح روش تابعی چگالی پرداخته شده است. در فصل چهارم خواص الکتریکی و ساختاری باندلهای تشکیل شده از سیلیکون کربید نانوتیوبهای با شعاع بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. بهینه سازی کامل ساختارها نشان می دهد که سطح مقطع این نانوتیوبها در باندل به شکل تقریبا شش گوشی می باشد. اثرات برهمکنش بین نانوتیوبها بر روی خواص الکتریکی شامل شکافتگی ترازها، کاهش گاف نیمرسانایی و جابجایی باندهای ظرفیت و رسانش نشان داده شده اند. در فصل پنجم اثر تزریق لیتیم بر روی خواص الکتریکی و ساختاری باندل متشکل از سیلیکون کربید نانوتیوبها ی (6,6) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که تزریق لیتیم باعث تغییرات اساسی در ساختار هندسی می شود. مهمترین اثر بر روی خواص الکتریکی جابجایی تراز فرمی در اثر انتقال بار از لیتیم به سیلیکون کربید نانوتیوبهامی باشد. در تمام حالتهای مورد بررسی تزریق لیتیم باعث می شود که باندل سیلیکون کربید نانوتیوبها ی (6,6) به فلز تبدیل شود که نشان دهنده تغییر اساسی در خواص الکتریکی است. محاسبات انرژی نشان می دهند که لیتیم می تواند در فضای داخل نانوتیوبها و همچنین در فضای بین آنها قرار بگیرد. در فصل ششم خواص الکتریکی و ساختاری سیلیکون کربید نانوتیوبهای دو دیواره (n,n)@(11,11) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج محاسبات نشان می دهند که پایدارترین سیلیکون کربید نانوتیوبهای دو دیواره (7,7)@(11,11) با فاصله بین دیوارهای ? 3.4 است. همچنین نشان داده شده است که فاصله بین دیواره ای و اختلاف کایرالیته نانوتیوبها در تعیین خواص الکتریکی حول تراز فرمی بسیار مهم می باشد. در فصل هفتم اثرات تزریق بورون بر روی خواص الکتریکی و ساختاری سیلیکون کربید نانوتیوب دو دیواره (6,0)@(14,0) بررسی شده است. محاسبات انرژی نشان می دهند که احتمال تزریق اتم بورون بر روی نانوتیوب داخلی بیشتر است. همچنین جایگزینی اتم بورون با کربن یا سیلیکون باعث القای مغناطش می شود.

در مطالعه حاضر جذب سطحی یون سرب توسط نانو کامپوزیت جاذب در سیستم ناپیوسته انجام شده و رفتار سینتیکی، ترمودینامیکی و تعادلی آن مورد بررسی قرار گرفته است.

نانولوله های سنتز شده اکسید روی دارای ضخامت معین و سطح مقطع ششگوشی هستند. ما در ابتدا با استفاده از نظریه تابعی چگالی ویژگیهای ساختاری و الکتریکی نانولوله های اکسید روی با ضخامت معین را در حالت منفرد و باندل محاسبه کردیم و دریافتیم که نانولوله های باندل از نانولوله های منفرد پایدارترند و هر دو ساختار نیمه رساناها هستند و گاف انرژی ساختار باندل کمتر از ساختار منفرد است. سپس همین محاسبات را برای این سیستمها در حالتی که فلزاتی مانند آهن، کبالت و نیکل در درون آنها کپسوله شده انجام دادیم و دریافتیم که همگی سیستمهایی فرومغناطیس با شکافتگی اسپینی و ممان مغناطیسی بالا هستند. در ادامه درون نانولوله ها منفرد، نانوسیمهای آهن را با ضخامتهای مختلف قرار دادیم و دریافتیم که شکافتگی اسپینی آنها تر از سیستم دارای نانوزنجیره آهن است، بنابراین پتانسیل بیشتری برای استفاده در وسائل اسپینترونیک دارند. برای محاسبه اثرات افزایش ضخامت نانولوله ها ما ساختار منفردی را با ضخامت بیشتر در نظر گرفتیم که نانوزنجیره آهن در آن کپسوله شده و دریافتیم که لایه درونی خاصیت فلزی دارد اما لایه خارجی نیمه رسانا باقی میماند که میتوان از این سیستم در حافظه های مغناطیسی استفاده کرد. این در حالی است که در نانولوله های نازک تر لایه ها فلزی میگردند. ممان مغناطیسی و شکافتگی اسپینی بالای نانولوله های اکسید روی با ضخامت معین که دارای نانوزنجیره ها و نانوسیم های فلزی هستند آنها را گزینه های خوبی برای استفاده در نانوساختارهای مغناطیسی و کاربردهای بعدی در مواد فرومغناطیسی دائمی، حافظه های مغناطیسی و وسائل اسپینترونیکی ساخته است. محاسبات به وسیله امواج تخت بهبود یافته با پتانسیل کامل خطی شده در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با استفاده از کد نرم افزاری wien2k انجام شده است. برای تابع انرژی همبسته-تبادلی از تقریب گرادیان تعمیم یافته استفاده شده است. به منظور همگرایی ویژه مقادیر تابع موج در ناحیه بین سلولی بر حسب امواج تخت با پارامتر قطع rmt×kmax = 7.5 انتخاب شده که rmt کوچک ترین شعاع کره اتمی و kmax بزرگ ترین بردار k در بسط موج تخت است.

یکی از روش های بررسی خواص فیزیکی مواد علاوه بر استفاده از روش های آزمایشگاهی استفاده از روش های شبیه سازی کامپیوتری است. روش های مطالعاتی ابتدا به ساکن (حل معادله شرودینگر با استفاده از اصول اولیه کوانتوم) که در آن به حل عددی معادله شرودینگر می پردازد از کارایی بسیاری برخوردار است. در این شیوه بلور مورد مطالعه به صورت یک سیستم بس ذره ای در نظر گرفته می شود و تلاش می شود تا هامیلتونی دستگاه و به خصوص جمله مربوط به انرژی پتانسیل آن تعریف گردد. در این پایان نامه با روش تابعی چگالی و کد نرم افزاری wine2k و تقریب gga(شیب تعمیم یافته) خواص ساختاری، الکترونی، مغناطسی و اپتیکی نانو ذره cdse که آهن به آن اضافه شده را با استفاده از اطلاعات مقدماتی در مورد cdse مورد بحث و بررسی قرارمی-دهیم و نشان داده می شود، که با افزودن آهن خواص ساختاری، الکترونی، مغناطسی و اپتیکی نانو ذره cdseتغییرات زیادی می کند. cdse در حالت پایه دیامغناطیس بوده اما با اضافه کردن fe ماهیت فرومغناطیس در این ترکیب افزایش می یابد. نتایج نشان می دهند اتم fe وارد شده در مرکز نانو ذره cdse حالت پایدار تری نسبت به اتم fe واقع در سطح نانو ذره cdse دارد. و همچنین با افزودن ناخالصی آهن به نانو ذره cdse طول پیوند کاهش یافته و گاف انرژی افزایش می یابد.

آلاییدن عایق ها و نیم رساناها به منظور مغناطیسی کردن این مواد در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چنین موادی کاربرد فراوانی در صنعت از جمله صنعت اسپینترونیک دارند. می توان به جای آلاییدن این مواد، از طریق کپسوله کردن سیم های مغناطیسی و یا نانوذرات مغناطیسی در داخل نانولوله های نیم رسانا آن ها را مغناطیسی کرد. همچنین رشد ساختار نانوذرات مغناطیسی مانند نانوذره ی آهن به دلیل اکسیده شدن بسیار مشکل است به منظور محافظت از آن معمولأ این نانوذره را در داخل یک نانولوله ی نیم رسانا کپسوله می کنند. با این عمل این نانولوله به صورت موضعی مغناطیسی می شود. در این پروژه ما قصد داریم با کپسوله کردن نانوذره ی مغناطیسی آهن، نانولوله ی اکسید بریلیوم که یک نیم رسانای غیرمغناطیسی است را به صورت موضعی به یک فلز یا نیم فلز فرومغناطیسی تبدیل کنیم. محاسبات این پایان نامه به روش کوانتومی و با استفاده از کد محاسباتی wien2k و با تکیه بر نظریه ی تابعی چگالی و استفاده از امواج تخت بهبود یافته ی خطی با پتانسیل کامل انجام گرفته است. برای محاسبه ی جمله ی تابعی انرژی تبادلی-همبستگی از تقاریب گرادیان تعمیم یافته ی gga و gga+u استفاده شده است. نتایج حاصل از این پایان نامه، فرایند کپسوله کردن نانو ذرات آهن در نانولوله ی اکسید بریلیوم را پایدار و گرمازا بیان می کند، چنان چه سیستم های با نانو ذرات کوچک پایدارتر از سیستم های با نانو ذرات بزرگ تر هستند. و همچنین مغناطیسی شدن نانولوله ی نیم رسانای اکسید بریلیوم را نمایش می دهد. نتایج ما خواص مغناطیسی را وابسته به قطر نانو ذرات نشان می دهد، یعنی با افزایش قطر نانو ذرات و بنابراین افزایش ممان مغناطیسی نانو ذره و همچنین کاهش فاصله ی بین نانو ذرات و دیواره ی نانولوله ی اکسید بریلیوم، ممان مغناطیسی اتم های اکسیژن و بریلیوم افزایش می یابد. بنابراین برای نانو ذرات با قطر کوچک، سیستم به صورت موضعی اتصالی از نوع نیم رسانای غیر مغناطیسی-نیم-رسانای مغناطیسی پیدا می کند، در حالی که برای نانو ذرات با قطر بزرگ تر اتصال از نوع نیم رسانای غیر مغناطیسی-فلز مغناطیسی خواهد بود.

حضور مقادیر زیادی از فلزات سمی همانند جیوه ، سرب، کادمیوم و فلزات دیگر در محیط زیست به دلیل صنعتی شدن کشورها خطرات جدی برای سلامتی محسوب می شوند. روش های معمول برای حذف یون ها از محلول های آبی شامل ترسیب شیمیایی، لخته سازی به وسیله آهک زنی، تبادل یونی،اسمز معکوس، استخراج از مایع می باشد. این روش ها دارای معایبی از قبیل عدم حذف کامل یون ها، نیاز به مواد و انرژی بسیار، تولید مواد اضافی مضرو محصولات جانبی دیگر هستند. یکی از مهمترین کاربردهای فناوری نانو درجهت کمک به سلامتی بشر و توسعه کشور، استفاده از آن برای ساخت و بهینه کردن خواص جاذب ها در تصفیه و حذف فلزات سنگین از آب ها می باشدو از طرفی ما به یک روش موثر و ارزان نیاز داریم که قادر باشد یون های فلزات سنگین را از آب و پساب های صنعتی حذف نماید و به راحتی جداسازی شود. اخیرا تحقیقاتی در زمینه حذف یون های فلزات سنگین از محلول های آبی توسط جذب بیولوژیکی با استفاده از موادی که قادرند با یون های فلزات سنگین پیوند برقرار نمایند،در حال انجام است. جذب بیولوژیکی را می توان به صورت توانایی مواد بیولوژیکی برای حذف فلزات از محلول های آبی با استفاده از روش های متابولیکی یا روش فیزیکو شیمیایی تعریف کرد. در این راستا باتوجه به اینکه یکی از مشکلات اساسی در استفاده از انواع جاذب ها، جداسازی آن ها از محیط بعد از استفاده است، یکی از بهترین گزینه ها برای رفع این مشکل استفاده از نانو ذرات مغناطیسی می باشد. به همین دلیل حذف فلزات سنگین و اصلاح جاذب ها با نانو ذرات مغناطیسی برای جداسازی آسان تر آن ها از آب و جهت افزایش بازده و نیز امکان افزایش مقیاس این سیستم ها دارای اهمیت ویژه ای می باشد. در مطالعه حاضر جاذب بیولوژیکی gundeliatournefortii (kangar ) با نانوذرات مغناطیسیo_4 fe_3 اصلاح شد و اثر پارامترها و روشهای مختلف بر روی خواص مغناطیسی و جذب آن بررسی شد. همچنینجذب بیولوژیکی یون سرب (? )با استفاده از جاذب های بیولوژیکی gundeliatournefortii (kangar )و اصلاح شده آن با نانوذرات مغناطیسی به صورت تابعی از غلظت اولیه یون های فلزی، ph، زمان، و دز جاذب بیولوژیکی در یک سیستم ناپیوسته انجام شد. درصد حذف بهینه سرب (? ) بر روی کنگر و کنگر اصلاح شده به ترتیب 47/94 و 45/96 درصد در ph، 5/5 – 6 و دز جاذب بیولوژیکی 25 میلی گرم و غلظت اولیه بهینه برای جاذب بیولوژیکی گنگرppm40و برای کنگر اصلاح شده ppm60و به ترتیب در زمان 160 و 80 دقیقه به دست آمدند. ایزوترم های لانگمویر و فروندولیچ برای داده های تعادلی در شرایط بهینه بررسی شد. جاذب بیولوژیکی کنگر از مدل فروندولیچ و کنگر اصلاح شده از مدل لانگمویر پیروی می کنند که ظرفیت بیشینه تک لایه ای بر روی کنگر اصلاح شده برای یون سرب (? ) 293/78 در نقاط بهینه بدست آمد. ترمودینامیک جذب نشان داد که فرآیند جذب pb^(+2) توسط کنگر و کنگر اصلاح شده یک فرآیند گرماگیر می باشد.

بالاخره در فصل چهارم ابتدا به معرفی اجمالی از خواص و ویژگی های نانولوله های اکسید روی پرداخته شده است و در ادامه نانو لوله های ایزوله دودیواره اکسید روی همچنین باندل این نانو لوله های دو دیواره را مورد بررسی قرار داده و به معرفی خواص ساختاری والکتریکی این دو گروه از نانو لوله ها و تفاوت های آنها که مهمترین آن ، تفاوت در باند گپ آنها بود پرداخته شده است.در آخر با اضافه کردن ناخاصی هایی به صورت نانو زنجیره همچنین نانو ذره به باندل نانو لوله اکسید روی خواص جالب این ترکیبات را بررسی نموده ایم .ناخالصی ای که در این پژوهش انتخاب کردیم لیتیم بود ، بااضافه نمودن نانو زنجیره ونانو ذره لیتیم به باندل نانو لوله دو دیواره اکسیدروی شاهد گذار فازی این سیستم از نیمه رسانایی به فلزی بودیم همچنین افزودن نانو ذره لیتیم به این سیستم باعث خواص مغناطیسی شد در حالی که ساختار خالص آن غیر مغناطیسی بود .مهمترین کاربرد لیتیم در ساخت باتری های لیتیمی در صنایع الکترونیکی است که به علت میل بالای ترکیب واکسیده شدن لیتیم ، به تنهایی قابلیت کاربری ندارد وکپسوله کردن آن در درون باندل نانو لوله ها ی دودیواره اکسیدروی روش مفیدی برای کاربرد بهینه آن است نتایج حاصله از این پژوهش که برای اولین بار انجام گرفته است می تواند در ساخت این گونه باتری ها مفید واقع شود.

نانولوله های کربنی دارای خواص بی همتایی هستند که انها را برای کاربردهای گوناگون مانند مهندسی و پزشکی مورد توجه قرار داده است و همچنین می تواند برای ساخت نانوکامپوزیت هایی با خواص ویژه بکار رود. به هر حال بخاطر بعضی محدودیت های نانولوله های کربنی (مانند واکنش پذیری شیمیایی اندک) برای ساخت نانوکامپوزیتها، نانولوله های کربنی باید با استفاده از مواد معدنی (نانوذرات) و یا مواد آلی (پلیمر) اصلاح شوند. در این پایان نامه ما بر روی اصلاخ نانولوله های کربنی چند دیواره بوسیله پر کردن حفره آنها با نانوذرات مغناطیسی و پوشش دادن دیواره خارجی آنها با نانوذرات معدنی و پلیمر برای ساخت نانوکامپوریتهای جدید متمرکز شده ایم. همانطور که در فصل2 ذکر شده، ما نانولوله های کربنی چند دیواره (mwcnts) را با نانوذرات دی سولفید قلع (sns2) با اندازه های مختلف با استفاده از روش شیمیایی ساده پوشش دادیم. به دنبال این رویکرد، mwcnts بوسیله اسید ( اسید نتریک و سولفوریک) عامل دار شدند، سپس با نانوذرات دی سولفید قلع (sns2) با اندازه ذره کنترل شده پوشش داده شدند. سپس نمونه ها با xrd و tem شناسایی و مشخصه یابی شدند. ما بدست آوردیم که افزایش دما و زمان واکنش در اندازه و یکنواختی نانوذرات sns2 موثر است. بطوریکه با افزایش دما و زمان واکنش اندازه نانوذرات sns2 بزرکتر و یکنواختی آنها کمتر می شود. همچنین ما دریافتیم که امواج فراصوتی می تواند بجای ترکیبات آلی برای جلوگیری از توده ای شدن نانوذرات روی سطح نانولوله کربنی استفاده شود. در فصل 3 ما شرح دادیم روشی بهبود یافته برای پوشش دادن mwcnts با نانوذرات tio2 فاز آناتاز از طریق رسوب دادن پیش ماده ticl4 روی سطح نانولوله های اصلاح شده با اسید با استفاده از دندریمر اسید سیتریک و استفاده ی آن در ساخت غشاء نانوکامپوزیتی پلی اترسولفون (pes). ما نانولوله های کربنی را بوسیله اتصال دندریمر اسید سیتریک به گروه های عاملی روی نانولوله کربنی با استفاده از روش "اتصال از" اصلاح کردیم. در این روش گروه های عاملی و مکانهای فعال روی سطح نانولوله افزایش می یابند و نانوذرات tio2 روی سطح نانولوله بهتر و یکنواخت تر از حالت بدون اتصال دندریمر پوشش داده می شوند. نانولوله های پوشش داده شده با tio2 با استفاده از tem، xrd و afm شناسایی و مشخصه یابی شدند. روشهای شناسایی نشان داد که نانوذرات tio2 روی سطح نانولوله های کربنی دارای ساختار آناتاز با اندازه 20-10 نانومتر هستند. سپس همکاران ما در گروه پروفسور مدائنی در مرکز تحقیقات غشاء دانشگاه رازی اثر اضافه کردن نانولوله های پوشش داده شده با tio2 به غشاء زمینه پلیمری pes را روی خواص و سطح آن بررسی کردند و نتایج بدست آمده را با غشاء هایی که نانولوله های اصلاح شده با اسید و نانوذرات tio2 به انها اضافه شده بود مقایسه کردند. در فصل 4، ما نانوکامپوزیت های مغناطیسی-فلوئورسانس را بوسیله عاملدار کردن چندگانه mwcnts که شامل نانوذرات سوپر پارامغناطیس fe3o4 ، نقاط کوانتمی zns و دندریمر خطی پلیمر ترکیبی پلی سیتریک اسید و پلی اتیلن گلیکول (pca-peg-pca) می باشد را سنتز نمودیم. این نانوکامپوزیتها به دو روش آماده شدند: کووالانسی و غیرکووالانسی، بطوریکه ابتدا mwcnt ها باز و با گروهای oh و cooh بوسیله اسید سولفوریک و اسید نیتریک عاملدار شدند. سپس سیستم قبلی (نانولوله های کربنی باز و عاملدار شده) با نانوذرات سوپرپارامغناطیس (نانوذرات fe3o4) توسط روش شیمیایی مرطوب پر شده و نانولوله های کربنی پر شده با نقاط کوانتمی zns پوشش داده شد. سرانجام نانوکامپوزیت zns/fe3o4@mwcnts-graft-dendrimer با دو روش ساخته شد: 1) اتصال زنجیره های پلیمر اسید سیتریک به گروه های عاملی روی سطح نانولوله با استفاده از پلیمریزه کردن تراکمی (بسپارش) مخلوط مذاب از اسید سیتریک آبدار و fe3o4@mwcnts عاملدار شده تحت خلاء (کووالانسی) و 2) دندریمر خطی پلیمر ترکیبی (pca-peg-pca) بوسیله پلیمریزه کردن تحت خلاء سنتز شد و سپس برای ساخت نانوکامپوزیت، دندریمر به zns/fe3o4@mwcnts اضافه شد (غیر کووالانسی). با مقایسه منحنی هیسترزیس نانوبیوکامپوزیتهای سنتز شده با دو روش مختلف، متوجه شدیم که می توان خواص مغناطیسی آنها را بوسیله روش غیرکووالانسی حفظ و کنترل کرد. نتایج ما نشان داد که نانوکامپوزیتها ابرپارامغناطیس هستند که این یک خاصیت ضروری و مهم برای حامل های مغناطیسی هدفمند می باشد. برای نشان دادن رهاسازی دارو بصورت آزمایشگاهی ، داروی ضد سرطان paclitaxel به دندریمر (pca-peg-pca) روی نانولوله های اصلاح شده متصل نمودیم و رهاسازی دارو در شرایط مختلف از ph بررسی شد که بیشترین مقدار رهاسازی در ph=5 بدست آمد. ساختار نانوکامپوزیتها توسط روشهای مختلفی مانند tem ، xrd، tga، vsm و ft-ir شناسایی و بررسی شد. این نانوکامپوزیت قابل استفاده در نشاندار کردن سلولها در درمان سرطان می باشد. مهمترین راه برای ترکیب چندین ویژگی در مواد نانویی یکسان ساخت نانو معماریهای جدید می باشد. خواص مغناطیسی، کاتالیستی، اپتیکی و الکتریکی می تواند برای حرارت دادن، حرکت دادن و یا نظارت بر نانوکامپوزیتها استفاده و بکار برده شود. چندین نوع نانوکامپوزیت بر پایه نانولوله های کربنی وجود دارند. به سبب حضور حفره های خالی و سطح خارجی خیلی بزرگ، این شکل از کربن با خاصیت دوگانه بطور خاص مناسب است برای این هدف و بطور ویژه برای کاربردهای کاتالیستی. بنابراین برای کار بعدی که در فصل 5 نوشته شده است ما تلاش کردیم تا نانوکامپوزیتی بر پایه نانولوله های کربنی برای کاربردهای کاتالیستی بسازیم. در فصل 5 که حاصل همکاری ما با گروهی ایتالیایی در مرکز تحقیقات cnr رم، ایتالیا می باشد، یک رویکرد جدید برای ساخت نانوکامپوزیت هوشمند سه قسمتی بر پایه mwcnts بوسیله روش مرطوب شرح دادیم. قابل ذکر است که ماده جدید عامل دار شده دوگانه که بطورخلاصه بصورت fe@mwcnts/ru(nps) به آن اشاره می شود حفره mwcnts با نانوذراتی از ?لیاژمغناطیسی نرم پر شده در هنگامی که نانوذرات کاتالیست ru دیواره خارجی را پوشش داده اند. در این روش جداسازی خوبی از ذرات کاتالیستی و مغناطیسی بدست آمد. همه سنتیک مراحل با جزئیات شرح داده شده است. tem، hrtem، xrd و اندازه گیری مغناطیسی با استفاده از vsm برای نشان دادن همه مراحل و اثبات اثرات روش استفاده شد.

دمای بحرانی در ترکیبات ابررسانای دمای بالا با پایه آهن تابعی از تزریق یا فشار خارجی می باشد.به طور کلی پنج ساختار برای ابررساناهای دمای بالا با پایه آهن یافت شده است.ویژگی مشترک این ساختارهای لایه بندی یک لایه مسطح دو وجهی از اتم های آهن اتصال یافته با چهارضلعی های یون های پنیکتوژن یا کالکوژن است که بالا وپایین این لایه ها عناصر نادر زمین،عناصر قلیایی ،قلیایی خاکی ،اکسیژن یا فلوراین به صورت توده های دنبال هم چیده شده اند واین لایه ها را مسدود کرده اند.

باافزایش فعالیتهای صنعتی پساب های بسیاری از صنایع مانند کارخانه های چرم سازی، تولید مواد شیمیایی، باطری سازی و غیره که حاوی فلزات سنگین و سمی وغیر قابل تجزیه بیولوژیکی در محیط زیست می باشند باعث بیماریهای مختلفی شده وخطرات جدی برای سلامت انسان به وجود آورده است. آلودگی فلزات سنگین، به دلیل خطرناک بودن آنها برای انسان ها وسیستم های طبیعی یکی از مهمترین مشکلات مهم زیست محیطی می باشد. پساب های صنعتی اغلب شامل مقادیر قابل توجهی از عناصر سمی و خطرناک مانند آرسنیک، سرب، کروم، سلنیوم، کادمیم، مس وغیره می باشند، که در صورت عدم کنترل مناسب آنها از لحاظ زیست محیطی، خطرات جبران ناپذیری را به دنبال خواهد داشت. این خطرات مراکز تحقیقاتی علمی و دانشگاه ها را ملزم می سازد تا به دنبال روش های اقتصادی و موثر جدیدی برای شناسایی وحذف آلاینده های سمی باشند. تا به امروز روشهای مختلفی برای تصفیه پسابها به کار برده شده به عنوان مثال روشهای ترسیب شیمیایی، تبادل یونی، روشهای غشایی، اسمزمعکوس، استفاده از نانوذرات مغناطیسی و غیره از جمله روشهایی هستندکه جهت تصفیه آب وفاضلاب وتشخیص-آلاینده هاتوسعه داده شده اند؛ ولی روش حذف بیولوژیکی به عنوان گزینه ای که هم اقتصادی بوده و هم سازگار با محیط زیست می باشد مورد توجه قرار گرفته است.تصفیه بیولوژیکی دارای مزایایی از قبیل پایین بودن هزینه راهبری، پایین بودن حجم لجن بیولوژیکی وشیمیایی دفعی، راندمان بالا، قابلیت احیا جرم بیولوژیکی و بازیافت فلزات سنگین است. در این راستا، با توجه به اینکه یکی از مشکلات اساسی در استفاده از انواع جاذبها، جداسازی آنها از محیط بعد از استفاده می باشد، یکی از بهترین گزینه ها برای رفع این مشکل استفاده از نانو ذرات مغناطیسی می باشد. در پژوهش حاضر جاذب بیولوژیکی کنگر با نانو ذرات مغناطیسی ساخته شده به روش هم رسوبی اصلاح شد. و اثر پارامترها و روشهای مختلف برروی خواص مغناطیسی و جذب آن بررسی شد. همچنین جذب بیولوژیکی یون فلزی کادمیم(?) با استفاده از جاذب بیولوژیکی کنگر وکنگر اصلاح شده با نانو ذرات مغناطیسی به صورت تابعی از غلطت اولیه یون فلزی، ph، دوز جاذب و زمان در یک سیستم ناپیوسته انجام گرفت. درصد حذف بهینه کادمیم(?) بر روی جاذب کنگر وکنگر اصلاح شده به ترتیب100و98.26 درصد در 7ph=، و دوزجاذب 25 میلی گرم و غلظت اولیه بهینه برای جاذب بیولوژیکی کنگرppm40 وبرای کنگر اصلاح شده ppm60 وبه ترتیب در زمان 200 و100 دقیقه به دست آمدند.

در این پایان نامه خواص ساختاری و الکترونیکی نانو لوله های تک دیواره ی تشکیل شده از لیتیم با تعدادی از عناصر گروه هفتم جدول تناوبی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. تمامی محاسبات ارائه شده در این کار در چارچوب نظریه ی تابع چگالی وبر پایه ی امواج تخت بهبود یافته ی خطی با گرادیان تعمیم یافته است . خواص ساختاری این نانولوله های زیگزاگ و آرمچیر مورد بررسی قرار خواهند گرفت و کمیاتی مانند طول پیوند و انرژی پیوندی و شعاع پیچش را برای این نانولوله ها محاسبه و سپس نتایج را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد. برای بررسی خواص الکترونی این نانولوله ها از نمودارهای چگالی حالات و ساختار نواری برای تعین نوع رسانش این نانو لوله ها استفاده می کنیم . ودر صورت نارسانا و یا نیم رسانا بودن همچنین می توان مستقیم یا غیر مستقیم بودن گاف انرژی را تعیین کرد.

در این پایان نامه خواص ساختاری و الکترونیکی نانو لوله های تک دیواره ی تشکیل شده از فلوئور با تعدادی از عناصر گروه اول مورد بررسی قرار خواهد گرفت.تمامی محاسبات ارائه شده در این کار در چارچوب نظریه ی تابع چگالی و بر پایه ی امواج تخت بهبود یافته ی خطی با گرادیان تعمیم یافته است . خواص ساختاری این نانولوله ها زیگزاگ و آرمچیر مورد بررسی قرار خواهند گرفت و کمیاتی مانند طول پیوند و انرژی پیوندیو شعاع پیچش را برای این نانولوله ها محاسبه و سپس نتایج را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد. برای بررسی خواص الکترونی این نانولوله ها از نمودارهای چگالی حالات و ساختار نواری برای تعین نوع رسانش این نانو لوله ها استفاده می کنیم . و در صورت نارسانا و یا نیم رسانا بودن همچنین می توان مستقیم یا غیر مستقیم بودن گاف انرژی را تعیین کرد.

در این پایان نامه روش نوینی برای بررسی گذر نور از یک ساختارکریستال فوتونی ارائه شده است. بااستفاده از مدل پیوند قوی تابع گرین یک سیستم کامل به دست آمد. سپس بر اساس روشمندی لیپمن- شوینگر اثر ناکاملی در این شبکه کریستال فوتونی برای گذر نور محاسبه شد و در نهایت جایگزیدگی فوتون نشان داده شد. همچنین روش دیگری برای محاسبه چگالی حالت های فوتونی در یک ساختار کریستال فوتونی ارائه شده است. مشابه با الکترون های با پیوند قوی در سیستم های بس ذره ای کوانتمی، یک دیدگاه روشمند برای سیستم های بس ذره ای بوزونی بر اساس متد پیوند قوی بررسی شد و نتیجه هائی حاصل شد. پژوهش دیگری نیز بر اساس تئوری پراکندگی چندگانه و معادله لیپمن شوینگر انجام شد و معادله ای برای شدت میدان الکترومغناطیسی در یک ساختار کریستال فوتونی با سه ذره کوانتمی به دست آمد.

این پایان نامه در دو قسمت مجزا به صورت تئوری و عملی صورت گرفته است. در قسمت تجربی به سنتز و بررسی خواص اپتیکی و الکتریکی کوانتوم داتهای cdte و در قسمت تئوری به بررسی خواص اپتیکی نانولوله های کربن تک جداره در حضور میدان الکتریکی وابسته به زمان پرداخته شده است. قسمت 1: کوانتوم داتها، نانو بلورهای نیمرسانای صفر بعدی ای هستند که قطر فیزیکی آنها کمتر از شعاع بوهر اکساتیون است (1 تا 10 نانومتر). این مواد نسبت به نانوذرات توده ای رفتار متفاوتی نشان می دهند و دارای ویژگی اپتیکی- الکتریکی جالب و قابل توجهی هستند که کاربرد متفاوت آنها در فناوری های متنوع را امکان پذیر می سازد. در این تحقیق کوانتوم داتهای cdte با سرپوش tga در ph=10.2 در زمان رفلاکسهای مختلف در اندازه های مختلف سنتز شده است. خصوصیات این کوانتوم داتها بوسیله uv- visible ،p.l ، xrdو afm بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که اندازه این کوانتوم داتها بین 2/91 تا 75/3 نانومتر با توزیع هموژن است. همچنین نتایج نشان میدهد که خواص نیمرسانایی بخوبی قابل مشاهده بوده و زمان رفلاکس و دمای محیط و ... این خواص را تغییر میدهد. گاف نوری نمونه های سنتز شده در زمان رفلاکسهای مختلف، متفاوت بوده و رسانندگی الکتریکی آنها نیزمتفاوت است. قسمت 2: نانو تیوپ های کربن درساخت وسایل نانو الکتریک و نانو اپتیکی کاربرد فراوانی دارند. روشهای متفاوتی همچون تئوری تابع چگالی و روش تنگ بست برای محاسبه ساختار نواری این مواد استفاده می شود. در تقریب تنگ بست برخی مطالعات انجام شده بر اساس روش zone folding (در این روش گرافن دو بعدی حول برداری که chairal vector تعریف میشود، پیچیده می شود) می باشد؛ ولی در فضای تکانه ناحیه اول بریلیون گرافن شش ضلعی ست که با استفاده از روش zone folding نمی توان آن را به یک ناحیه اول بریلیون تک بعدی از نانو تیوپ تبدیل کرد. در این تحقیق ما نانو تیوپ را به صورت یک سیستم فضای حقیقی یک بعدی که برای نانو تیوپ (n,0) هر سایت شبکه براوه شامل زیر سایت هایی از 2n اتم نامعادل a و 2n اتم نامعادل b در نظر گرفته ایم و با اعمال میدان الکتریکی وابسته به زمان در نانو تیوپ های کربن، بدون استفاده از روش zone folding، یک شکل تحلیلی برای تابع موج،ساختار نواری، پذیرفتاری که همگی وابستگی به میدان الکتریکی پیدا می کنند به دست آورده ایم.

با توجه به ویژگی ها عالی و کاربرد های وسیع نیترید آلومینیوم این پروژه به منظور رسیدن به یکی از نانوساختارهای نیترید آلومینیوم به روشی ساده تر ، کم هزینه تر و در دمای پایین تر از دمای روش های قبلی طراحی گردید. در ابتدا ذرات نیترید آلومینیوم به روش نیتروژن دهی مستقیم پودر های آلومینیوم با اندازه ذرات 160-50 میکرومتر در دمای 700 درجه سانتیگراد بدست آمد و هم چنین میکروذرات نیترید آلومینیوم با اندازه ذرات 100-30 میکرومتر به روش نیتروژن دهی مستقیم پودر کلرید آلومینیوم به صورت درجا در دمای 300 درجه سانتیگراد بدست آمد و بعد از آن نانوذرات نیترید آلومینیوم به روش رسوب شیمیایی فاز بخار با انجام واکنش شیمیایی بین کلرید آلومینیوم و نیتروژن بر روی بستر مسی در دمای 300 درجه سانتیگراد در لوله ی کوارتزی واقع در کوره تیوبی سنتز شد. اندازه ذرات نیترید آلومینیوم تشکیل شده بر روی بستر مسی 230-100 نانومتر و بر لایه زیرین بستر مسی 100-60 نانومتر می باشد و دمای تولید نسبت به روش های قبلی از منظر دمای کاری کوره تا 400 درجه سانتیگراد و از نظر دمای بستر رسوب تا 670 درجه کاهش یافته است و بستر مسی نیز هم دمای محیط می باشد. در انتها نیز به بررسی تاثیر زمان های نگه داری در جو نیتروژن و فشار خروجی نیتروژن بر روی اندزه ذرات پرداخته شد و نمودارهای توزیع اندازه نانوذرات در زمان های مختلف ترسیم گردید. و بر روی داده های تجربی بدست آمده معادله خط تناسب داده شد. نرخ تولید و پارامتر های همخوانی نیز بدست آمد.

اکسید روی یکی از مهمترین نیم رساناهای گروه iib-vi که درحالت طبیعی به سه صورت ورتسایتس، زینک بلند و سنگ نمکی وجود دارد. ساختار ورتسایتس با دارا بودن گاف مستقیم 4/3 الکترون ولت پایدارترین ساختار است. چون اکسید روی دارای خواص مهمی مانند پیزوالکتریسیته بودن، پایداری شیمیایی و شفافیت اپتیکی در ناحیه ی نور مرئی است دارای کاربردهای زیادی در حسگرهای گازی، الکترودهای شفاف، سلول های خورشیدی و وسائل صوتی دارد. نانوساختارهای اکسید روی مانند نانوذرات، نانوسیم ها، نانوتسمه ها، نانومیله ها و... در آزمایشگاه سنتز شده اند و دریافته اند که آن ها دارای گافی در بازه ی 1 تا 4/3 الکترون ولت هستند. نانولوله های تک دیواره اکسید روی هنوز سنتز نشده اند اما نانولوله های دارای دیواره ی ضخیم به روش های مختلفی سنتز شده اند. با این وجود با مطالعات نظری روی نانولوله ها پیش بینی می کنند که در صورت سنتز شدن نیمه رساناهایی با باند گاف مستقیمی به اندازه 66/1 الکترون ولت در نقطه ی مرکزی ناحیه اول بریلئون یعنی نقطه ی است و در مورد نانولوله های دارای دیواره ی ضخیم مطالعات نشان می دهد که آن ها نیز نیمه رساناهایی با باندگاف مستقیم هستند که با افزایش ضخامت آن ها باندگاف و پایداری افزایش می یابد. اکسید بریلیوم یکی از انواع اکسید فلزات قلیایی خاکی است که خواص ویژه ای دارد. این ماده از مهمترین نیم رساناهای گروه iia-vi که درحالت طبیعی به چهار صورت ورتسایتس، زینک بلند، سنگ نمکی و cscl وجود دارد. این ماده در فاز ورتسایتس پایدارترین حالت را دارد و در این فاز دارای گاف نارسانایی برابر 6/10 الکترون ولت است. beo نه تنها سخت ترین ترکیب بین اکسید فلزات قلیایی خاکی است بلکه سبک ترین آن ها نیز هست. به علاوه اکسید بریلیوم دارای نقطه ذوب بالا، رسانایی گرمایی بالا، رسانایی الکتریکی پایین و گاف ممنوعه انرژی پهن است. گاف پهن این قابلیت را ایجاد می کند که بتوان از این ترکیب به عنوان رسانای شفاف فرابنفش در نمایشگرهای صفحه تخت و یا در سلول های خورشیدی استفاده شود. اخیرا مطالعات بسیاری بر روی نانو ساخنارهای مختلف این ماده مانند نانوصفحه، نانو ریبون و نانولوله های ساخته شده از بریلیوم و اکسیژن انجام گرفته است. تمامی این مواد دارای گاف ممنوعه پهنی می باشند.

گرد و غبار به عنوان یکی از مهمترین پدیده های جوی و یکی از بلایای طبیعی شناخته شده مورد توجه بسیاری از اندیشمندان و محققان است. کشورهای واقع در کمربند خشک و نیمه خشک جهان از جمله ایران همواره با پدیده گرد و غبار درگیر بوده اند. امروزه علاوه بر تعیین شاخص های شیمیایی ذرات گرد و غبار، بررسی ویژگی های فیزیکی و نقش آنها در آلودگی محیط زیست نیز حائز اهمیت است. اندازه ذرات گرد و غبار نقش مهمی را هم در بلند شدن ذرات و هم آستانه ته نشینی آنها بازی می کنند. گرد و غباری که قادر به طی مسافت های طولانی اند معمولا کوچکتر از 20 میکرون هستند. ذرات بزرگتر در نزدیکی منطقه منبع از جو ته نشین می شوند. همچنین اندازه ذرات فاکتور مهمی است که میزان استنشاق و ته نشینی آنها در دستگاه تنفسی را تعیین می کند. عناصر موجود در ذرات ممکن است اثرات سمی روی ریه داشته باشند وحتی منجر به سرطان شوند. ذرات ریزگرد اغلب حامل عناصر قابل انحلال در آب می باشند از این رو احتمال تغییر ترکیب شیمیایی آب در اثر تماس با این ذرات وجود دارد. از طرف دیگر با توجه به اینکه سه مورد از جنگ هایی که در آن از مهمات حاوی اورانیوم ضعیف شده استفاده شده، در کشورهای همجوار ایران بوده است، لازم است بررسی های دقیق و کافی در این زمینه صورت گیرد. از آنجا که انتقال ریز گرد های حاوی اورانیوم ضعیف شده به زمین های کشاورزی و احتمال جذب آنها توسط محصولات کشت شده در این مزارع فرضی منطقی به نظر می رسد، ممکن است جمعیت بزرگی از مردم کشور در معرض خطر این آلودگی باشند. استان کرمانشاه هم با توجه به قرار گرفتن در غرب کشور و همجواری با چندین منبع کوچک و بزرگ گرد و غبار همواره با این پدیده روبرو بوده، به طوری که در موج گرد و غباری 13تا 16 تیرماه سال 88 از بین تقریبا 17 استان درگیر با این پدیده رتبه نخست را دارا بوده است. بنابر این لزوم یک مطالعه جامع در مورد ویژگی های فیزیکی و شیمیایی ریزگردهای این منطقه کاملا احساس می شد. هدف این پایان نامه بررسی ساختار و عناصر موجود در ریز گردهای کرمانشاه است در این مطالعه نمونه های گرد و غبار انباشت شده روی فیلتر توسط دستگاه های نمونه گیر، برای تعیین اندازه ذرات تحت آنالیز sem و برای تعیین عناصر و ترکیبات شیمیایی موجود تحت آنالیز eds و xrd قرار گرفتند. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان می دهدکه اندازه ذرات موجود در گرد و غبار کرمانشاه توزیع گسترده ای از nm53 تا ?m 19 را دارا هستند و اکثریت ذرات اندازه های زیر ?m 5 دارند. همچنین بر خلاف برخی گمانه زنی ها شواهدی از وجود آلودگی های غیر متعارف مثل اورانیوم ضعیف شده در ریزگرد های شهر کرمانشاه وجود ندارد. عناصر موجود در این گرد و غبار عبارتند از: fe، na، mg،s ، c، al،k ، ca،o ، si و همچنین مقادیر کمی cl، nb، ti.

رابطه انسان عصر حاضر با محیط زیست دست خوش بحران است. این بحران در اثر دخالت و بهره برداری نامعقول و تخریب سودجویانه، در محیط زیست ایجاد شده و اثرات زیانباری برای انسان و محیط اطراف او به همراه دارد. در این میان پساب های ناشی از تولیدات صنعتی و کارخانه ها و فاضلاب های شهری، در کنار تخریب وکاهش منابع خدادادی ، فشار مضاعفی را بر اکوسیستم کره زمین تحمیل می کند. آلودگی ناشی از یون های فلزات سنگین که روز به روز با پیشرفت صنعت، بر مقدار و انتشار آن افزوده می شود، از مهم ترین و خطرناک ترین آلوده کننده های زیست محیطی محسوب می شود. این مساله موجب شده تا دانشمندان از طریق روش های مختلف بار آلودگی پساب وارد شده به محیط را کاهش دهند. روش های معمول برای حذف یون های فلزی از محلول های آبی شامل ترسیب شیمیایی، لخته سازی به وسیله آهک زنی، تبادل یونی، اسمز معکوس، استخراج از مایع می باشد. با توجه به توانمندی های فراوان فن آوری نانو در حذف و کنترل آلودگی های محیطی و تصفیه و جلوگیری از انتشار آنها می توان آن را به عنوان یک تکنولوژی ابزاری موثر برای دستیابی به توسعه مفید و پایدار در نظر گرفت. ورود این فناوری به عرصه مهندسی محیط زیست و استفاده از آن بالاخص در زمینه های تصفیه آب و فاضلاب و ایجاد شرایط لازم برای استفاده مجدد از پساب های تصفیه شده با توجه به قرار گرفتن کشور در شرایط بحران آب امری ضروری است. در مطالعه حاضر جذب سطحی یون فلز سرب ( pb2+ ) با استفاده از جاذب mwcnts-fe3o4-pca-peg-pca به صورت تابعی از غلظت اولیه یون فلزی، ph، دما، زمان و دُز جاذب به روش rsm در یک سیستم ناپیوسته انجام شد. ظرفیت جذب بهینه mg/g 369/216 در 5= phو دُز جاذب 10میلی گرم و غلظت اولیه بهینه محلول ppm 70 و در دمای 40 درجه سانتی گراد و زمان 100دقیقه به دست آمد. ایزوترم های لانگمویر و فروندلیچ و... برای داده های تعادلی به دست آمده در شرایط بهینه به کار رفت. ظرفیت بیشینه تک لایه ای جذب بر روی mwcnts-fe3o4-pca-peg-pca mg/g 410/256 در نقطه بهینه به دست آمد. همچنین مدل های نفوذ داخل ذره ای و فیلمی هر دو کنترل کننده انتقال جرم بودند. معادله سینتیکی درجه دو به خوبی با داده های جذب تطابق داشته اند. ترمودینامیک جذب نشان داد که فرایند جذب pb2+ توسط mwcnts-fe3o4-pca-peg-pca یک فرایند گرماگیر می باشد. همچنین فرایند دفع یون ها جذب شده روی جاذب مورد بررسی قرار گرفت و در فرایند احیاء، جاذب پنج مرحله قابلیت احیاء را نشان داد.

تخلیه فلزات سنگین به محیط زیست موضوعی است که در دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته استین آلودگی ها که از پساب برخی صنایع وارد محیط های آبی می شوند عبارتند از:کروم، کادمیم، آلومینیم،روی،سرب و .... اخیرا تحقیقاتی در زمینه حذف یونهای فلزات سنگین از محیط های ابی توسط جذب بیولوژیکی با استفاده از موادی که قادر هستند با یونهای فلزات سنگین پیوند برقرار نمایند، انجام شده است. در مطالعه حاضر جذب بیولوژیکِ یون کادمیم با استفاده از کاه نخود و کاه نخود اصلاح شده با نانو ذرات مغناطیسی بصورت تابعی از غلظت اولیه یون فلزی، دوز جاذب، زمان تماس ،ph اولیه محلول در یک سیستم ناپیوسته انجام شد.

یکی از مشکلات سنتز نانوذره مس این است که تولید آن در مقیاس وسیع مشکل است. تاکنون برای تولید نانوذرات از جوانه زنی همگن استفاده می شد، ولی در این پایان نامه نانوذرات مس با استفاده از جوانه زنی ناهمگن روی زیرلایه فولادی سنتز شد که اهمیت این کار در تولید وسیع نانوذرات و سنتز سبز آن هاست. سنتز سبز نانوذرات با به کار بردن سولفات مس به عنوان پیش ماده و آب دوبار تقطیر به عنوان حلال آبکاری روی زیرلایه فولادی انجام شد. در این پروژه ابتدا پوشش مس بر روی زیرلایه فولادی ایجاد شد و اندازه ذرات آن در دماها و غلظت های مختلف باهم مقایسه شد. بررسی های نانوساختاری با میکروسکوپ الکترونی روبشیsem و پراش سنجی پرتو ایکسxrd) (انجام شد. آنالیز xrd مشخص کرد که نانوذرات مس به دست آمده ساختار کریستالی fcc دارند. اندازه ذرات با آنالیز تصاویر semو در پراش پرتو ایکس با استفاده از رابطه شرر محاسبه شد. دما، غلظت پیش ماده، تلاطم محلول، نوع حلال و phپارامترهای اثرگذار بر سرعت جوانه زنی و سرعت نشست ذرات و سرعت رشد ذرات بودند. مشاهده شد که هر چه دما و غلظت بالا می رود جوانه زنی روی بستر فولادی سریع تر صورت می گیرد و در یک زمان ثابت شاهد افزایش رشد ذرات خواهیم بود و هم چنین میزان کلوخه ای شدن ذرات نیز بیشتر می شود. مشاهده شد که دما علاوه بر سایز، بر مورفولوژی ذرات نیز اثرگذار است. برای مقایسه سایز ذرات از دستگاه uv-vis نیز استفاده شد. برای نگهداری نانوذرات مس در حالت محلول، حلال های مختلف بررسی شد. از بین حلال های آب مقطر، متانول، پروپانول و اتانول، اتانول به عنوان بهترین حلال انتخاب شد. هم چنین در این پروژه اثر به کارگیری حلال آلی اتیلن گلیکول نیز بررسی شد . دیده شد که در نانوذرات حاصل از آبکاری در حلال اتیلن گلیکول، اندازه ذرات کوچک تر و مورفولوژی یکنواخت تری دارند. کلیدواژه ها: سنتز، نانوذره مس، الکترولس، جوانه زنی همگن، جوانه زنی ناهمگن،سنتز سبز، spr ،مورفولوژی،دما،, ph sem,xrd

طراحی وسنتز یک نانو حامل بهینه شده برای کاربرد در دارورسانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. طبق تحقیقات پیشین، نانوذرات اکسید آهن مغناطیسی به دلیل برخی ویژگی های مغناطیسی و ساختاری به عنوان حامل مناسبی در دارورسانی مورد توجه قرار گرفته اند، بنابراین بهینه سازی و اصلاح سطح و ایجاد خواص و ویژگی های مطلوب برای این نانو ذرات مغناطیسی به منظور استفاده در دارورسانی ضروری می باشد در این تحقیق نانو ذرات اکسید آهن مغناطیسی به روش همرسوبی سنتز و با پایدار کننده هایی نظیر: سیتریک اسید، آلفاسیکلودکسترین و کامپوزیت (دندریمر) آلفاسیکلودکسترین – سیتریک اسید و به روش های مختلف اصلاح سطح شده و خواص ساختاری و مغناطیسی آن ها با با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، پراش پرتو ایکس(xrd) ، آنالیز حرارتی (tga)، اسپکتروفتومتری مادون قرمز (ft-ir) ، مغناطیس سنجی (agfm) و (uv-visible spectroscopy) مورد بررسی قرار گرفت.

در این پایان نامه خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی صفحه ی beo در دو حالت مورد بررسی قرار می گیرد. در حالت اول صفحه ی خالص beo را مورد بررسی قرار می دهیم و خواص بدست آمده را تحلیل می کنیم . در حالت دوم با جذب عناصر مغناطیسی ni,co,fe در مکان های مختلفی از صفحه ی beo برای هر عنصر پایدارترین مکان آن را بدست خواهیم آورد و خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی آن را مورد مطالعه قرار می دهیم. در قسمت خواص ساختاری، کمیت هایی مانند طول پیوند و انرژی پیوندی را برای این ترکیبات محاسبه کرده و نتایج را با یکدیگر مقایسه خواهیم کرد، در قسمت خواص الکترونی، چگالی حالات و ساختار نواری را برای این ساختارها محاسبه می کنیم تا مشخص شود این ساختارها از لحاظ خاصیت الکتریکی نارسانا، نیم رسانا و یا فلز هستند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.