ترکیبات دو عنصر سیلیکون و کربن c را کربیدسیلیکون می گویند ودارای خوشه های بسیار زیادی می با شند. انواع مختلف و متنوعی از ترکیب دو عنصر سیلیکون و کربن وجوددارد و در تکنولوژی مواد بسیار با اهمیت است. کربید سیلیکون دارای خواص مطلوب بسیار زیادی مانند رسانایی گرمایی بالا، شکنندگی بالا درمیدان الکتریکی، پایداری حرارتی بالا، ایستادگی در رابطه با تغییرات شیمیایی است. این خواص جالب ،کربید سیلیکون را برای استفاده مدارات مجتمع الکترونیکی در درجه حرارت، فرکانس و ولتاژهای بالا بسیار مناسب ساخته است. در مطالعه ساختار الکترونی خوشه های ( ) تئوری تابع چگالی با تقریب وبا انتخاب دستگاه پایه مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از برنامه گوسین 3 اطلاعاتی را در خصوص انرژی پیوند، فرکانس ارتعاش، گاف هومو-لومو، پتانسیل یونیزاسیون، الکترون خواهی خوشه هایی که اپتیمم شدند به دست آوردیم. خوشه هایی که دارای تعداد سیلیکون و کربن برابر بودند از پایداری خاصی برخوردارند. بخصوص با توجه به در نظرگرفتن معیار های همزمان انرژی پیوند بالا، باند گاف بالا، پتانسیل یونیزاسیون بالا و الکترون خواهی پایین خوشه را به عنوان پایدارترین خوشه (خوشه جادویی ) معرفی کردیم. این نتایج با اغلب نتایج تئوری و آزمایشگاهی که ارائه شده است مطابقت خوبی دارد.

یکی از حوزه های مورد بررسی در ابعاد نانو، چگونگی ترابرد الکترون در ساختارهای نانو و چگونگی تغییرات این خصوصیات با تغییرات ساختار و نوع مواد در ابعاد نانو می باشد. کاربرد روز افزون قطعات فوق ریز در صنایع الکترونیک و کامپیوتر موجب گردیده است که تحقیقات بیشماری در حوزه های عملی و نظری در این زمینه ادامه یابد. در نقطه شروع به لازم است که به بررسی خواص مولکول ها و بلورها بپردازیم. برای بررسی خواص مولکول ها و بلورها نیازمند محاسبه انرژی مربوط به آنها هستیم. عمومی ترین روش محاسبه انرژی، حل معادله شرودینگر سیستم است. حل تحلیلی معادله شرودینگر تنها برای دستگاه های تک ذره ای به سادگی امکانپذیر است و در دستگاه های چند (بس) ذره ای، معمولاً هنگامی که بیشتر از دو ذره داریم، حل تحلیلی دستگاه کاری دشوار و تنها با اعمال تقریب های گوناگون ممکن می شود. در اینجا منظورمان از حل مساله غالباً تعیین ویژه مقادیر و ویژه توابع سیستم بس ذره است.

یکی از مهمترین مواد نانوساختار نانولوله هاست، از سال 1991 که نانولوله های کربنی کشف شد تا کنون مطالعات بسیار گسترده ای روی نانولوله های کربنی صورت گرفته و گستره کاربردهای آن روز به روز افزایش یافته است، با توجه به اینکه خواص شیمیائی و فیزیکی نانولوله های کربنی به کایرالیته آنها بستگی داشته و تاکنون روش تجربی برای جداسازی کایرالیته های مشخص ایجاد نشده است، دانشمندان به دنبال موادی هستند که نانولوله های آنها مستقل از کایرالیته بوده و قابلیت کاربرد آنها را افزایش دهد. پس از کشف نانولوله های کربنی تلاش های بسیاری برای سنتز انواع متفاوتی از نانولوله ها به نام نانولوله های غیرکربنی انجام شد که جنس بیشتر آن ها از نوع اکسید های فلزی، عناصر معدنی، عناصر اصلی و فلزات واسطه از قبیل: نیترید بور، اکسید وانادیم، اکسید منگنز، کلرید نیکل، نیترید ایندیم و...بود. معمولا نیتریدهای گروه سوم دارای گاف کوچکی هستند که پهنای باند آنها با افزودن درصد مشخصی ناخالصی از عنصر دیگری از گروه سوم قابل تنظیم است و در نتیجه پتانسیل کاربردی بالایی دروسایل اپتوالکترونیکی دارند. این نانولوله ها کاربردهای بسیاری در فرایندهای شیمیایی، تجهیزات ابزار الکتروشیمیایی به عنوان کاتالیست در واکنش های اکسایش- کاهش و نقش کاتد در باطری ها را دارند. به طور کلی نانو لوله های غیرکربنی از مولکول های لوله ای تشکیل شده اند که به طور طبیعی در ذخیره های معدنی و کانی شناسایی شده اند. این ترکیبات مشابه نانولوله های کربنی هستند و تنها از نظر نوع عناصر به کار رفته در ساختار با یکدیگر تفاوت دارند. نانولوله های غیر کربنی سنگین تر از نانولوله های کربنی هستند و در مقابل فشرده شدن از خود مقاومت زیادی نشان می دهند یکی از مهمترین این مواد که مورد بررسی قرار گرفته، b-n است، ما با بررسی خواص ترکیب جدید b-c-n تلاش می کنیم تا ویژگیهای جدیدی از این ترکیبات را استخراج کنیم که می-تواند در نیل به هدف بالا کمک قابل توجهی ارائه دهد. در این پژوهش تلاش می کنیم با استفاده از نظریه تابعی چگالی و با بکارگیری نرم افزارهایی که بر این اساس کار می کنند ساختار الکترونی ترکیب b-c-n را بعنوان نانولوله بدست آوریم. بدین منظور ساختارهای متفاوتی از نانولوله bcn را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم و برخی از ویژگی های این نانولوله ها را محاسبه نمودیم. در ادامه با افزودن ناخالصی سیلیسیم به یک ساختار نمونه از نانولوله ی ترکیبی bcn تأثیر آن را مورد بررسی قرار دادیم و ویژگی های جدیدی بدست آوردیم.

اثر کازیمیر در سال های اخیر به عنوان یک چالش در زمینه نظریه میدان به عنوان انرژی نقطه صفر مطرح شده است. این انرژی ناشی از بر همکنش میدان خلاء با شرایط مرزی است. با توجه به اینکه میدان های الکترومغناطیسی خلاء بر اساس هندسه شرایط مرزی کوانتیزه می شوند بنابر این بررسی هندسه های مختلف در ابعاد محدود و نامحدود همواره به عنوان یک مساله به روز مطرح شده است. رهیافت های گوناگون حل معادلات میدان نیز در سال های اخیر پیشرفت های زیادی داشته اند در این میان استفاده از توابع بهنجار زتا،کهکمترینوابستگیرابهفرمشرایطمرزیدارد، به عنوان پیشرفته ترین حالت حل معادلات میدان مطرح شده است. با در نظر گرفتن این رهیافت در این پایان نامه به بررسی رفتار نیروی کازیمیر در هندسه های بدیهی محدود پرداخته ایم. نتایج محاسبات بیانگر نحوه تغییرات نیرو وانرژی در حد میدان های دور و نزدیک برای هندسه های محدود متفاوت است.

یکی از جدیدترین روشهای رادیوتراپی، درمان با باریکه های میکرونی یا میکروبیم است و مزیت این روش نسبت به روش معمول، ساخت دوباره بافت آسیب دیده با پرتو توسط بافت سالم می باشد. در این پایان نامه از کد شبیه سازی mcnp برای پیاده سازی برنامه و گرفتن خروجی دز جذب شده استفاده گردید. بافت مورد نظر بدن با ابعاد 15*10*10 سانتیمتر به لایه هایی با ضخامت 2 میلی متر تقسیم بندی شد و در هرکدام از این لایه های بافت میزان دز جذبی با استفاده از تالی f6 محاسبه گردید. چشمه تعریف شده در این قسمت تابش ایکس با انرژی های 30 تا 200 کیلوالکترون ولت می باشد. و این چشمه در مسیر خود از کولیماتورهای میکرونی با ضخامت 200 میکرومتر و فضای تهی 30 میکرومتر عبور می کند. بعبارت دیگر فاصله بین صفحات کولیماتور 30 میکرومتر می باشد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با افزودن نانوذرات طلا و آهن، دز جذب شده در تومور نسبت به عدم حضور این نانو ذرات تا چند برابر افزایش می یابد. همچنین افزایش غلظت نانو ذرات افزایش دز را در پی خواهد داشت. افزایش عمق تومور باعث کاهش دریافت دز و حضور نانوذرات طلا نسبت به آهن در غلظت برابر، افزایش دز بیشتری بهمراه داشت

هدف از انجام این پژوهش، مطالعه، بررسی و محاسبه خواص الکترونیکی سه مولکول از خانواده آروماتیک ها، di thiol 3,3-bipyridyl، di thiol stilbene و di thiol imidazole، به خصوص بررسی طیف های گذار در حالت اعمال بایاس و در حالت بایاس صفر و نیز چگالی حالت ها با در نظر گرفتن اربیتال های مختلف اتم های مولکول میانی و نیز با در نظر گرفتن تمامی اربیتال ها برای تمامی اتم های موجود در سیستم مولکولی، تعیین ویژه مقادیر گذار و نهایتاً بررسی ویژگی های منحنی جریان – ولتاژ میباشد. با بررسی طیف چگالی حالت های هر سه سیستم مولکولی مشاهده کردیم که قله های مختلفی در طیف نمایان میشوند که هریک مقدار خاصی را برای چگالی حالت های سیستم نشان میدهند. در هریک از این طیف ها، در بازه ای از انرژی پر شدت ترین قله ها وجود دارند که بسته به این که کدام نوع از اربیتال ها لحاظ شده، در بالای سطح فرمی با در پایین سطح فرمی واقع شده اند. به این صورت که اگر میانگین اربیتال اتم های در نظر گرفته شده در هر سیستم مولکولی، خالی باشد این قله در پایین سطح فرمی واقع میشوند و اگر میانگین اربیتال ها پر باشد در بالای سطح فرمی واقع خواهند شد.در بررسی طیف گذار نیز قله های متعددی را در انرژی های مختلف مشاهده کردیم. همچنین در حالت بایاس صفر، رفتار طیف با حالت اعمال بایاس متفاوت است. به این صورت که با اعمال بایاس به سیستم مولکولی، مکان قله های مشاهده شده در حالت بایاس صفر به سمت انرژی های کمتر پیش میرود. ضمن اینکه از شدت آن ها نیز کاسته می شود. با رسم نمودار جریان – ولتاژ، میزان جریان عبوری از سیستم های مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. در هر سه مورد مشاهده نمودیم که نمودار جریان بر حسب ولتاژ به فرم نموداری از درجه سه می باشد. با بررسی طیف گذار با اعمال شرایط نقطه k ، وابستگی طیف گذار را به k مورد بررسی قرار دادیم. در هرسه مورد مطالعه شده، با اعمال شرایط نمونه گیری نقطه ای، مقدار گذار پرشدت ترین قله، افزایش می یابد.علاوه بر این، مقادیر هومو (بالاترین اربیتال پرشده مولکولی) و لومو( پایین ترین اربیتال پر نشده مولکولی) در هر سیستم مولکولی و نیز میزان کل انرژی در هریک مورد مطالعه قرار گرفت و به صورت عددی در طی فصل 3، گزارش شده است. درمطالعه تمام خواص مذکور،از نرم افزار اتمیستکس بهره گرفته شد.

در این پژوهش پایداری فولرین های کاربید سیلیسیم مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین برخی از این فولرین ها تحت تاثیر ناخالصی های مختلف قرار داده شد و اثر آنها بر پایداری و ساختار الکترونی بررسی شد. برای بررسی پایداری فولرین ها، مقدار انرژی پیوندی هر اتم برای هر ساختار را با تغییر تعداد اتمهای si و c محاسبه و براساس تقارن موجود در ساختار، ساختار بهینه سازی شده برای هر ترکیب بدست آمد. سپس خواص الکترونی مانند گاف انرژی نواری و چگالی حالت های انرژی برای ساختارهای بهینه سازی شده با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی محاسبه گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که فولرین های با تعداد مساوی اتم های سیلیسیم و کربن از پایداری بیشتری نسبت به سایر فولرین ها برخوردارند و همچنین با افزایش تعداد اتم ها و افزایش اندازه ی فولرین به میزان پایداری آنها افزوده می شود.

در این کار جذب داروی ایزونیازید روی نانوقفس si20c20 با روش محاسبه ای نیمه تجربی semi empirical و با متدzindo1,pm3,am1 به منظور سنجش نقش نانوقفس به عنوان حاملی برای رسانندگی داروی ایزونیازید بررسی شد. هریک از ساختارهای اولیه ایزونیازیدوsi20c20 به طور مجزا بهینه شدند. چهار مکان محتمل جذب مولکول دارو روی نانوقفس برای بررسی در نظر گرفته شد. سطوح انرژی برهمکنش مولکول ایزونیازید در موقعیت های مختلف خودبه چهار مکان روی نانوقفس که دوتای آن مربوط به مکان اتم های سیلیکون واتم کربن روی دهانه نانوقفس ودوتای آن مربوط به مکان اتم سیلیکون وکربن روی بدنه جانبی قفس است، مورد مطالعه قرار گرفت. بالاترین اربیتال اشغال شده(homo), پایین ترین اربیتال اشغال نشده(lumo) وگپ انرژیhomo-lumo وانرژی کل برای نانوقفس si20c20 وداروی ایزونیازیدوترکیب حاصل از این دو ساختارمحاسبه شد.نتایج انرژی بستگی نشان داد که اتصال ایزونیازید به نانوقفس به صورت ترمودینامیکی امکان پذیر است .با مقایسه انرژی های بستگی بدست آمده, پایدارترین حالتها مورد بحث و بررسی قرار گرفت.مشاهده شد بهترین موقعیت برای جذب دارو زمانی است که با کربن جانبی نانو قفس برهم کنش می کند.

نظریه های مکانیک کلاسیک و کوانتومی دو نظریه اصلی مورد استفاده برای توصیف اکثر قریب به اتفاق سیستم های فیزیکی هستند. محدودیت اصلی آنها این است که تنها مساله های تک ذره ای و دو ذره ای در این چارچوب ها دارای حل تحلیلی دقیق هستند. برای بررسی سیستم های بیش از دو ذره ای در حالت کلی باید دست به دامان نظریه ها و تقریب های توسعه یافته و روش های محاسباتی شد. راه کارهای متعدد و مختلفی برای توصیف محاسباتی سیستم های بس ذره ای توسعه پیدا کرده است که هر یک، بسته به مسایل و خواص مورد مطالعه از تقریب ها و مدل های نظری مختلفی استفاده می کند. نظریه ی تابعی چگالی ابزار مفیدی برای محاسبه ی انرژی های حالت زمینه و توزیع های چگالی اتم ها و مولکول ها و جامدات به ویژه برای سیستم های شامل تعداد زیادی از اتم ها یا مولکول¬هاست. با استفاده از این نظریه می توان چگالی های دقیق حالت پایه و انرژی سیستم های الکترونی را که تحت تاثیر یک پتانسیل خارجی قرار دارند محاسبه نمود. همچنین، می توان معادله¬ی شرودینگر تک اتمی با یک پتانسیل تبادلی- همبستگی تقریبی را حل کرده و از روی آن چگالی را محاسبه کرد. با محاسبه چگالی، سایر خواص سیستم مورد نظر قابل محاسبه خواهد بود. نظریه تابعی چگالی، در سالهای اخیر برای محاسبه خواص هسته¬ها نیز با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته و به نام " نظریه تابعی چگالی هسته¬ای" شناخت شده است. گستره کاربرد این نظریه، بسیار فراتر از سایر نظریه¬های مرسوم برای برآورد خواص هسته¬ها بوده و نویدبخش آینده درخشانی در این حوزه است. این پژوهش، با هدف محاسبه برخی خواص و ویژگی های هسته ها با استفاده از نظریه تابعی چگالی انرژی هسته ای بر آن است تا ضمن معرفی نظریه تابعی چگالی هسته ای، برخی از ویژگیهای ماکروسکوپی هسته مانند خواص سطحی که توسط مدل شناخته شده قطره مایع به دست می¬آید را با به کارگیری نظریه تابعی چگالی هسته¬ای نیز به دست آورده و مقایسه¬ای بین دو روش فراهم نماید.