در پروژه حاضر، دو دسته شبیه سازی در مجموعه آماری همدما، همفشار، هم سطح (napt) صورت گرفته است. در این شبیه سازی ها اتم های ar با تعداد (n=50-350)، بین سطوح fcc (100) محدود شده اند. در این کار تنها ناحیه محدودشده در napt ثابت شبیه سازی می شود، که در آن مولفه موازی فشار ثابت و مشابه با سیال توده است. طول جعبه شبیه سازی در جهت عمود نسبت به سطوح محدود کننده تغییر می کند تا مولفه موازی فشار مورد نظر حاصل شود. در این شبیه سازی ها، ضریب نفوذ انتقالی موازی با سطوح محدود کننده برای اتم های ar محدود شده به تعداد (n=50-350)، در فشارهای p=20/37 mpaو p=0/1675 gpa ، از شیب متوسط مربع جابجایی موازی با سطح نسبت به زمان محاسبه می شوند. سپس ضریب نفوذ موازی برای این سیستم ها در برابر پهنای شکاف رسم می شود. مقایسه مقادیر ضریب نفوذ موازی بعنوان تابعی از فاصله بین سطوح محدود کننده با نیروی حلالپوشی نشان داد که ضریب نفوذ موازی برعکس نیروی حلالپوشی نوسان می کند. نتایج نشان داد که فیلم های نامنظم ضرایب نفوذ بزرگتری دارند در حالی که فیلم های منظم ضرایب نفوذ کوچکتری دارند. به عبارتی چگالی فیلم های منظم فضای آزاد را برای حرکت مولکولها کاهش داده و در نتیجه ضریب نفوذ انتقالی کاهش می یابد.

پلی اتیلن ترفتالات (pet) مهم ترین پلی استر است. این پلی مر به خاطر خواص مقاومتی بالا در مقایسه با دیگر پلی مرها (از قبیل پلی الفین ها، پلی کربنات ها، پلی استایرین ها و...) مورد توجه زیادی قرار گرفته است. پلی اتیلن ترفتالات در صنعت به دلیل کاربرد هایی از قبیل ساخت بطری های مورد استفاده در پر کردن نوشیدنی ها، بسته بندی غذا، فیبر ها، فیلم ها و ساخت بازو های برف پاکن شیشه جلو اتومبیل، سیستم های ترمز، قالب سیم پیچ، پریز، دسته های ظروف و اجاق، جداره اتو و... حائز اهمیت است. در حقیقت در بین تمام پلاستیک های موجود، بطری های از جنس پلی اتیلن ترفتالات از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. همچنین به دلیل ساختار شیمایی پیچیده ی پلی اتیلن ترفتالات است که استفاده از روش های پیشرفته مونت کارلو را غیر ممکن ساخته است و از طرفی پلیمر های شیشه ای زمان آسایش طولانی دارند که این نیز باعث مشکل شدن مطالعات مربوط به شبیه سازی دینامیک مولکولی این نوع پلیمر می گردد. هدف ما از این کار، شبیه سازی دینامیک مولکولی و اثر آب روی ساختار و دینامیک پلی اتیلن ترفتالات با بسته شبی سازی yasp در مجموعه npt می باشد. در این کار ما از میدان نیرویی که توسط اسلامی و مولر پلاته گزارش شده است، استفاده کرده ایم. شبیه سازی دینامیک مولکولی را برای یک زنجیر طویل که شامل 120 واحد تکراری با درصد های وزنی متفاوت آب (5/0% و 1% و %5/1 )، در گستره دماییk 280 تا k600 انجام داده ایم. برای نشاندن آب در جعبه ی شبیه سازی از روش شبیه سازی در مجموعه کانونیکال بزرگ توسعه یافته استفاده کرده ایم. بعد از حصول تعادل در طول زمان بلند، اثر آب را بر روی ساختار و دینامیک پلی اتیلن ترفتالات خشک و مرطوب با درصد های وزنی متفاوت آب محاسبه کرده ایم. با محاسبه ی خواص ساختاری، تعداد همسایگی را برای گروه های کربونیل پلی اتیلن ترفتالات خشک و مرطوب با درصد های وزنی متفاوت آب به دست آورده ایم. نتایج حاکی از آن است که با اضافه کردن مولکول آب به پلیمر احتمال حضور آب در همسایگی گروه کربونیل پلیمر کمتر می شود. به علاوه افزایش مولکول های آب در شبکه پلیمر باعث تشکیل کلاستر با سایز بزرگ در مولکول آب می شود. از طرفی دیگر ما دینامیک زنجیر را برای پلی اتیلن ترفتالات خشک و پلی اتیلن ترفتالات مرطوب با درصد های وزنی متفاوت آب برای گروه های کربونیل و گروه های فنیلن پلیمر مورد بررسی قرار داده ایم. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که با افزایش مولکول آب در پلیمر تحرک پلیمر افزایش می یابد. همچنین نتایج به دست آمده از وابستگی دمایی حاکی از آن است که با افزایش دما، تحرک پلیمرافزایش می یابد و سریعتر غیر همبسته می شود و به تعادل می رسد. از دیگر مطالعات انجام شده، محاسبه ی حرکت انتقالی محلی است. با اندازه گیری میانگین مجذور جابجایی می توان تحرک اتم ها را بررسی کرد. در این کار ما میانگین مجذور جابجایی برای اتم های کربن تمام گروه های فنیلن در زنجیر پلیمر، اتم های کربن گروه های فنیلن انتهایی و اتم های کربن گروه های فنیلن یکی مانده به آخر را برای پلی اتیلن ترفتالات خشک و مرطوب با درصد های وزنی متفاوت به دست آورده ایم. نتایج حاکی از آن است که با افزایش درصد وزنی آب تحرک پلیمر افزایش می یابد. همچنین گروه های فنیلن انتهایی داری تحرک بیشتری نسبت به تمام گروه های فنیلن در زنجیر پلیمری می باشد. همچنین مقایسه بین گروه های فنیلن انتهایی و گروه های فنیلن یکی مانده به آخر نشان می دهد که با افزایش فاصله نسبت به انتهای زنجیر، تحرک پلیمر کاهش می یابد.

در این کار شبیه سازی کامپیوتری دانه بندی درشت آب محدود شده در فضای نانومتری را انجام می دهیم. برای انجام این شبیه سازی از مدل معرفی شده توسط riniker و van gunsteren استفاده می کنیم. در مدل دانه بندی درشت معرفی شده توسط riniker و van gunsteren برای مطالعه آب، 5 ملکول آب را در یک گوی قرار می دهند. این مدل ترسیم را برای شبیه سازی دانه بندی درشت آب بین صفحات گرافین به کار برده ایم. این مدل جدید دانه بندی درشت قادر به پیشگویی خوب خصوصیات ساختاری آب در حالت محدود شده در فضای نانومتری در مقایسه با خصوصیات ساختاری آب توده می باشد. پتانسیل بین گوی های آب را با استفاده از روش تکرار معکوس بولتزمن از شبیه سازی هدف استخراج می کنیم. این روند با ایجاد انطباق بین توابع توزیع شعاعی و پروفیل چگالی آب در حالت محدود شده با توابع توزیع های هدف معادل انجام می شود. این مدل شبیه سازی را برای تعدادی سیستم های آب محدود شده با اندازه های مختلف حفره (فاصله بین سطوح) در شرایط همدمایی با دمای ثابت استفاده کرده ایم. این مدل پیشگویی خوبی را برای لایه های آب در تماس با سطوح نمایش می دهد. نیروی حلال پوشی بدست آمده بطور کامل در توافق با مدل هدف می باشد. همانطور که انتظار می رود مدل دانه بندی درشت دارای دینامیک سریع تری نسبت به مدل هدف می باشد. از این مدل برای مقایسه دینامیک آب محدود شده در فضای نانومتری با آب توده استفاده شده که با محاسبه ضریب نفوذ موازی و زمان آسایش تماس با سطوح انجام می شود. نتایج حاصل شده از شبیه سازی نشان می دهند که ضریب نفوذ گوی های آب در مجاورت صفحات بسیار آهسته تر از گوی های آب توده می باشد.

چکیده ندارد.

ما با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی میکروسکوپی ساختار و دینامیک پیوند هیدروژنی در آب محدود شده بین صفحات آبگریز گرافینی پرداختیم. شبیه سازی مورد نظر را در مجموعه napt انجام دادیم. شبیه سازیها را با مدل spc/e برای آب، بین سطوح نانومتری گرافین در حالت تعادل با آب توده انجام دادیم. در این کار اتمهای سطح بصورت ثابت میباشد و شرایط مرزی متناوب در راستای x و y اعمال شده است. مولفه موازی فشار در kpa 101/3 ثابت شده است. ما هر دو خواص استاتیکی و دینامیکی آب را در بین دو صفحه تحلیل نمودیم. بدین صورت که با استفاده از بررسی تعداد پیوندهای هیدروژنی )در باریکههای موازی( در حال تعادل در این سیستم و مقایسه آن با آب توده به بالا بودن چگالی پیوند در اطراف دیوارهها پی میبریم. در مورد خواص دینامیک از از توابع همبستگی زمانی استفاده نمودیم. این توابع بسیار وابسته نفوذ مولکولی میباشند. با استفاده از این توابع مشاهده خواهیم کرد که نزول اولیه سریع این توابع به دلیل شکسته شدن پیوند هیدروژنی میباشد و نزول ثانویه این توابع به صورت نمایی به علت پدیده نفوذ میباشد.

در این تحقیق، نانوکامپوزیت های پلی آمید-6،6 + نانولوله ی کربنی به وسیله ی شبیه سازی دینامیک مولکولی مطالعه شده اند. جهت بررسی اثر انحنای سطح روی خواص پلیمر، سه سیستم حاوی نانولوله های (6،0)، (10،0) و (17،0) با قطر های به ترتیب 237/0، 393/0 و 666/0 نانومتر شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه سازی تشکیل لایه های منظم پلیمر در کنار سطح نانولوله را نشان می دهند. نتایج نشان می دهد که با افزایش قطر نانولوله، لایه های منظم تری از پلیمر در کنار سطح تشکیل می شود. مطالعه ی جهت یابی بردار ابتدا به انتهای پلیمر و شعاع چرخش پلیمر نشان می دهد که زنجیره های پلیمری در کنار سطح نانولوله ساختاری کشیده به خود می گیرند. هم چنین نشان داده شده است که پیوند هیدروژنی بین گروه های co و nh پلیمر در کنار سطح به علت محدودیت های هندسی تضعیف می شود. بیشترین تعداد پیوند های هیدروژنی، بین لایه های منظم مجاور تشکیل می شود. تمامی نتایج فوق نشان می دهد که ضخامت منطقه ی بین فازی (interphase) حدود nm 2 است. مطالعه ی اثر سطح روی دینامیک پلیمر نشان می دهد که زنجیره های نزدیک به سطح، دارای ضریب نفوذ کمتری نسبت به سیال توده هستند.

در بخش اول این پایان نامه یک مدل دانه بندی درشت برای آب که در آن هر پنج مولکول درون یک گوی قرار می گیرد، ارائه داده شده است. پتانسیل دانه بندی درشت با روش تکرار معکوس بولتزمن و با تکرار تطبیق تابع توزیع شعاعی دانه بندی درشت آب با تابع توزیع شعاعی هدف حاصل می شود و نشان می دهیم که در مدل دانه بندی درشت ارائه شده توازن مطلوبی بین هزینه محاسبات و دقت خواص ساختاری وجود دارد. در این جا ترجیح می-دهیم که از مدل معرفی شده توسط van gunsteren و riniker به جای شبیه سازی اتمی به عنوان مدل هدف استفاده کنیم. از مدل ارائه شده برای محاسبه ی تعدادی از خواص استاتیکی و دینامیکی آب شامل چگالی، ضریب انبساط گرمایی، تراکم پذیری هم دما، کشش سطحی و ضریب دیفیوژن استفاده می شود و اثر دانه بندی درشت روی این خواص مورد بحث قرار می گیرد. مشاهده می کنیم که مدل دانه بندی درشت در حالی که خواص ساختاری آب را به خوبی تولید می کند، دینامیک آن بسیار سریعتر از مدل اتمی است. در بخش دوم مدل های دانه بندی درشت موثری را برای ترسیم های مختلف با قرار دادن تعداد متنوعی از مولکول های آب در یک گوی ( 3 تا 10 مولکول آب در هر گوی ) توسعه می دهیم. در این جا نیز با استفاده از روش تکرار معکوس بولتزمن، پتانسیل برهم کنش موثر بین گوی ها را محاسبه می کنیم. در واقع پتانسیل از تکرار تطبیق توابع توزیع شعاعی مدل-های دانه بندی درشت با توابع توزیع شعاعی اتمی حاصل می شود. سپس تعدادی از خواص فیزیکی مثل ضریب انبساط گرمایی، تراکم پذیری همدما و ضریب نفوذ برای مدل های دانه بندی درشت ارائه شده محاسبه می کنیم . مطالعه و بررسی نتایج حاصل نشان می دهد با افزایش اندازه گوی سرعت شبیه سازی نیز افزایش می یابد، اما تعداد خواص کم تری را با این مدل ها نسبت به شبیه سازی در سطح اتمی، می توان به صورت صحیح به دست آورد. از بین مدل های ارائه شده، مدلی که در آن هر 9 مولکول آب در یک گوی قرار می گیرد، از نتایج مطلوب تر و دقیق تری برخوردار است.

در این کار با انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی برخی از خواص سدیم مذاب مورد مطالعه قرار گرفته است. تابع انرژی پتانسیل مورد نیاز در این شبیه سازی یک تابع پتانسیل لنارد- جونز است. تغییر بزرگی بخش جاذبه و دافعه ی تابع پتانسیل، نشان داد که تابع پتانسیل لنارد- جونز(4-5) به خوبی می تواند خواص سدیم مایع و بخار را تولید کند. از شبیه سازی دینامیک مولکولی برای محاسبه ی خواص ساختاری و دینامیکی سدیم در بازه ی وسیعی از دما و فشار استفاده شد. چگالی مایع و بخار سدیم محاسبه شده با داده های تجربی در توافق کامل است. همچنین میان داده های تجربی تابع توزیع شعاعی و ضریب نفوذ با داده های حاصل از محاسبات نیز توافق خوبی مشاهده می شود. .

در این کار حلالیت تعدادی از گازها در یک فیلم خیلی نازک (نانومتری) پلی آمید 66 در تماس با صفحه ی گرافینی از یک سمت و در تماس با خلاء از سوی دیگر به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی محاسبه شده است.