در این رساله، رفتار الکتروشیمیایی سیتوکروم c تثبیت شده روی تک لایه های خود آرا با گروه عاملی انتهایی فنل و کر بوکسیلیک اسید و همچنین روی تک لایه اصلاح شده با نانوذرات طلا با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای و میکروسکپ الکتروشیمیایی روبشی بررسی شد. ثابت سرعت انتقال الکترون تونل زنی بین پروتئین تثبیت شده روی تک لایه خود آرا و الکترود بستر و همچنین ثابت سرعت انتقال الکترون دو مولکولی بین پروتئین و پروب با استفاده از منحنی های جریان- فاصله که توسط تکنیک میکروسکپ الکتروشیمیایی روبشی بدست آمده? محاسبه گردید. منحنی های جریان- فاصله در پتانسیل های مختلف بستر و در حضور غلظت های مختلف پروب فروسیانید و پوشش های سطحی مختلف سیتوکروم c ثبت شد. همچنین خواص الکتروشیمیایی تک لایه های خود آرای تهیه شده و پروتئین تثبیت شده روی تک لایه های خود آرا با استفاده از تکنیک ولتامتری چرخه ای بررسی شد. این بررسی ها نشان می دهد که الکترود های اصلاح شده فوق یک بستر زیست سازگار هستند بطوری که سیتوکروم c روی این سطوح? ساختار خود را حفظ کرده و رفتار الکتروشیمیایی خود را نشان می دهد. از طرفی تغییر تک لایه با انتهای فنلی به تک لایه با انتهای کربوکسیلیک اسید و مخصوصا به ساختار اصلاح شده با نانو ذرات طلا باعث بهبود انتقال الکترون سیتوکروم c می شود

در مطالعه اول، با استفاده از استراتژی ساده واکنش افزایش مایکل بین اورتوکینون که به صورت الکتروشیمیایی ایجاد شده و آمین تک لایه خود آرای (sam) 4-آمینوتیو فنل (4atp) در ph خنثی، یک sam الکتروفعال جدید بر روی الکترود طلا (esam/au) تولید شد..samحاصله به روش عامل دار کردن – در محل 4atpبا کتکول، که طی یک مکانیسم ece اتفاق می افتد، عامل دار شد. نتایج نشان داد که تقریبا 85% مولکولهای 4atp با کتکول وارد واکنش شده اند.گروه کتکول موجود درesam می تواند به یک کینون ایمین qisam اکسید شود. ثابت سرعت هتروژن برای زوج ردوکس esam/qisam،که در آن esam بیانگر فرم احیایی sam و qisam بیانگر فرم اکسیدی آن است، برابر با تعیین شد. ازqisam به عنوان یک سطح زیست سازگار برای تهیه تک لایه ای از –l آرژنین در سطح الکترون طلا با پیوند کوالانسی استفاده شد. در ادامه، با روشی ساده sam های الکترو فعال جدید با گروه عاملی هیدروکینون بر روی الکترود طلا (dtq sam)از طریق واکنش شیمیایی در محل بین sam آلکان دی تیولها 4،6 و8 کربنه و بنزوکینون محلول سنتز شدند و سنتیک انتقال الکترون و اثر طول زنجیر هیدروکربنی و اثر رقیق کننده سطحی در آنها مورد بررسی قرار گرفت. مقدار ضریب سد تونل زنی)? ( برابر با a0 -183/0 بدست آمد. هدف از تشکیل sam ترکیبات هیدروکینونی استفاده از آنها در فرایند تثبیت کنترل شده یک پروتئین، مثلآزورین، بر اساس واکنش های تشکیل oxime،diels-alder ویا افزایش مایکل بود که به دلیل جهت گیری نامناسب آزورین بر روی sam ترکیبات هیدروکینونی، آن مطالعه میسر نشد. در بخش دیگری از مطالعات، از sam 6-مرکاپتوهگزانول با گروه عاملی –oh در سطح الکترود طلا برای تثبیت پروتئین آزورین و مطالعه الکتروشیمیایی آن پروتئین بهره گرفته شد. نتایج بررسی با تکنیک ولتامتری چرخه ای با سرعت روبش بالا بیانگر تفاوت فاحش سینتیک انتقال الکترون آزورین در سطح الکترود اصلاح شده با sam –oh (s-11350ksapp) نسبت به –ch3 sam ( s-14-12ksapp) بود. بر اساس خاصیت هیدرو فیلی و یا هیدرو فوبی گروههای عاملی انتهایی sam و همچنین اسیدهای آمینه موجود در آزورین، جهت گیری متفاوت آزورین تثبیت شده در سطح sam با گروه عاملی -oh (هیدروفیل) نسبت به –ch3 (هیدروفوب) اثبات شد بر اساس جهت گیری متفاوت آزورین تثبیت شده بر روی هر یک از sam های هیدروفیل و هیدروفوب، مکانیسم مناسبی برای احیا هسته الکتروفعال آن ارائه شد و تفاوت آشکار سینتیک انتقال الکترون آن بر روی sam های تشکیل شده توجیح شد. در مطالعه پایانی، رفتار الکتروشیمیایی آزورین تثبیت شده بر روی تک لایه های خود آرا 11-مرکاپتو آن دکانول بر روی الکترود طلا با استفاده از تکنیک میکروسکوپ الکتروشیمیایی روبشی(secm) بررسی شد. ثابت سرعت انتقال الکترون تونل زنی بین پروتئین تثبیت شده روی تک لایه خود آرا و الکترود بستربرابر با s-1)120(ksapp =و همچنین ثابت سرعت انتقال الکترون دو مولکولی بین پروتئین و پروبcm3mol-1s-1)108×3kbi= (با استفاده از منحنی های جریان- فاصله محاسبه گردید.

در این رساله، نانوساختارهای اکسید مس با مورفولوژی‏های مختلف (کروی، میله‏ای و ذره‏ای) به کمک امواج فراصوت و با کنترل پارامترهای واکنش نظیر نسبت مولی مواد واکنش دهنده، مدت زمان اعمال امواج فراصوت، دمای واکنش و دمای پخت سنتز شدند. ساختار نمونه‏های سنتز شده از طریق طیف سنجی پراش اشعه ایکس (xrd) و آنالیز گرماوزن سنجی (tga) مورد مطالعه قرار گرفت و مورفولوژی نمونه‏ها با تکنیک میکروسکپ الکترونی روبشی (fesem) بررسی شد. مطالعات الکتروشیمیایی این نانوساختارها با روش ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت ویژه نمونه‏ها محاسبه شد. بر اساس نتایج، رفتار الکتروشیمیایی و شبه خازنی اکسید مس به طور معنی داری با تغییر مورفولوژی تغییر می‏کند. در ادامه با هدف بهبود کارایی و ظرفیت ویژه اکسید مس، کامپوزیتی از این اکسید فلزی با گرافن اکسید سنتز شد و ساختار آن با روش‏های xrd، رامان، ftir، edx و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (xps) مطالعه شد. از fesem و میکروسکپ الکترونی عبوری (tem) نیز برای شناسایی مورفولوژی نمونه‏ها بهره گرفته شد. رفتار الکتروشیمیایی این کامپوزیت با روش‏های cv، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) و شارژ-دشارژ در جریان‏های ثابت (cp) به عنوان ماده فعال ابرخازنی بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل، ظرفیت نمونه کامپوزیت در چگالی جریان ma/g 100 دو برابر اکسید مس و گرافن اکسید به دست آمد (f/g 245). همچنین بررسی عمر چرخه‏ای سیستم طی 1000 چرخه متوالی نشان دهنده 79% ماندگاری ظرفیت بود. در بخش بعد، نانوساختارهای اکسید دو فلزی cuco2o4 سنتز و ساختار و مورفولوژی آن‏ها با xrd، edx و fesem مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه رفتار الکتروشیمیایی این ترکیب به روش cv، eis و cp نشان دهنده رفتار بسیار خوب این ترکیب به عنوان ماده‏ای جدید برای کاربرد در ابرخازن‏ها است. ظرفیت ویژه cuco2o4 در چگالی جریان ma/g 1000 برابر با f/g 338 به دست آمد. همچنین توان ویژه این سیستم برابر با kw/kg 105/22 به دست آمد که نشان دهنده توان بالای آن است. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 5000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف نیز حاکی از پایداری بسیار مناسب نانوساختارهای cuco2o4 در چرخه‏های متوالی شارژ-دشارژ است.

در کار حاضر، دو کامپوزیت اکسید نیکل منگنز (nmo) با دو آلو تروپ کربنی، گرافیت (nmo/gr) و گرافن اکسید (nmo/go) به روش تجزیه حرارتی و جذب الکترواستاتیک سنتز شد. ساختار این کامپوزیت‏ها از طریق xrd بررسی شد. شناشایی بیشتر کامپوزیت اکسید نیکل منگنز و گرافن به وسیله طیف رامان نیز مورد مطالعه قرار گرفت. مورفولوژی کامپوزیت (nmo/gr) از طریق fesemو برای نمونه کامپوزیت nmo/gr از آن tem گرفته شد. مطالعات الکتروشیمیایی این مواد به‏ وسیله ولتامتری چرخه‏ای (cv) در سرعت روبش‏های مختلف انجام و ظرفیت و کارایی سیستم ها به‏وسیله منحنی های شارژ و دشارژ وعمر چرخه ایی به ‏دست آمد و سپس با اکسید نیکل منگنز (nmo) مقایسه شد. مشاهده شد که عملکرد این ماده با کامپوزیت‏شدن ارتقا پیدا می کند و عملکرد این کامپوزیت ها به نوع آلوتروپ کربنی به کار رفته وابسته است. بر‏اساس نتایج حاصل، ظرفیت چهار نمونه شامل nmo، ترکیب 50% آن با گرافیت nmo-gr))، ترکیب 50% کامپوزیت nmo/g با گرافیت و ترکیب 50% کامپوزیت nmo/gr با 50% گرافیتدر چگالی جریان a/g1 به ترتیب 70، 170، 237 وf/g 285 بود. مطالعات عمر چرخه‏ای طی 4000 چرخه در چگالی جریان‏های مختلف برای نمونه ها انجام گرفت که در اینجا هم عملکرد این کامپوزیت نسبت به نمونه های دیگر قابل ملاحظه بود و حاکی از پایداری بسیار مناسب این کامپوزیت در چرخه های متوالی شارژ و دشارژ بود.