در این تحقیق خواص ساختاری و ترمودینامیکی نانو خوشه های خالص و آلیاژی طلا، با تعداد اتم 55 تا 561 ، به روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و با استفاده از نرم افزار dl-poly مورد بررسی قرار گرفته است. علیرغم اینکه گفته می شود خوشه های فلزی در گستره نانو رفتارهای غیر قابل پیشبینی دارند، مقایسه نتایج حاصله برای خوشه های خالص با اندازه های مختلف، رفتارهای مشابهی را برای خوشه ها با تعداد لایه های یکسان و.... نشان می دهد. همچنین مقایسه کلی نشان می دهد با افزایش اندازه خوشه، دمای ذوب انتقالی آن افزایش می یابد و باز? دمایی فرآیند ذوب باریکتر می شود. نتایج بدست آمده برای خوشه های آلیاژی هسته- لایه نشان می دهد، اگر برای این خوشه ها فلز کوچکتر با دمای ذوب بالاتر، در لایه درونی تر قرار گیرد و شرایطی را فراهم کنیم که ساختار بیست وجهی به خود بگیرد این ساختار با پایداری حرارتی مضاعفی همراه است و این پایداری حرارتی در صورتی که تعداد لایه های مشابه مجاور، حداقل باشد، بیشتر است. در این مطالعه مشاهده شد که نمودار ظرفیت گرمایی و بعضی رفتارهای انتقال فاز برای خوشه های آلیاژی سه فلزی چند لایه ای که ساختار بیست وجهی به خود گرفته اند، شباهت زیادی با خوشه au55 و cu12au43 دارد که خاصیت کاتالیستی بالای آنها اثبات شده است.

در بررسی مکانیسم خود تجمعی باز های دزوکسی ریبونوکلئیک اسید(dna) بر سطح (111) طلا مشخص شد که در دما های k 300 و k 400 و در پوششهای کم، گوانین، آدنین و تیمین روی سطح به صورت زنجیر مانند شکل می گیرند، در حالی که مولکولهای سیتوزین به صورت خوشه ای مجتمع می شوند. شبیه سازی پوشش های بالاتر نشان می دهد که مولکولهای آدنین ساختار شش ضلعی دو بعدی، در حالی که مولکولهای گوانین، سیتوزین و تیمین ساختار های خوشه ای را روی سطح تشکیل می دهند. این مشاهدات با نتایج حاصل از میکروسکوپ تونل زنی روبشی(stm) باز های dna بر روی سطح طلا همخوانی دارد. انرژی پیوندی و پایداری جفت های همسان که کوچکترین واحد سازنده ساختارهای خود تجمعی روی سطح طلا است محاسبه شد و با محاسبات انرژی پیوندی جفت های همسان در فاز گازی و مقادیر قابل دسترس در مطالعات قبلی مقایسه شد. انرژی های پیوندی به ازای یک مولکول باز روی سطح با افزایش پوشش سطح کاهش می یابند و سپس در پوشش های بالا به مقداری ثابت می رسند. همچنین مکانیسم تحرک بازها در پوشش های تک مولکولی در دو دمای متفاوت تجزیه و تحلیل شد. شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مطالعه پپتید آمیلین در غشا دو لایه ای dopc استفاده شد. دینامیک و خواص انتقالی پپتید و فسفولیپید دولایه در این سامانه بررسی شد. مقدار نفوذ جانبی لیپید از مرتبهcm2 s-1 8- 10 است و در توافق با مقدار تجربی است. پارامتر نظم لیپید، ضخامت، توزیع دانسیته لیپید دو لایه و مساحت سر هر گروه لیپید درغشا نیز محاسبه شدند. بررسی ساختار دوم پپتید نشان داد که اسید آمینه ها در دو پایانه بدون ساختارند. ساختار دوم نشان دهنده وجود دو ساختار آلفا پایدار است که با استفاده از یک رابط بدون ساختار به هم متصل شده اند. این ساختاردوم مشابه ساختار تجربی در محیط شبه غشا است. از جمله خواص دینامیکی که برای پپتید محاسبه شد، افت و خیز جذر میانگین مربع (rmsf)و انحراف جذر میانگین مربع است. همچنین محاسبات انرژی آزاد جهش ile26 ? pro26 پپتید آمیلین در حلال آب و در غشا dopc با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و چرخه ترمودینامیکی صورت گرفت. نشان داده شد که مقدار ساختار های مارپیچ آلفا پپتید جهش یافته در حلال آب کاهش می یابد و مارپیچ 5 افزایش می یابد، در حالی که پپتید ضمن جهش در غشا ساختار مارپیچ آلفا خود را همچنان حفظ می کند. نکته جالب این است که با تغییر پارامتر جفت شدگی از صفر به یک در محیط غشایی، مساحت سطح قابل دسترس آمینواسید های آب گریز افزایش می یابد، در حالی که در محیط آبی مساحت سطح قابل دسترس آمینواسید های آب دوست بیشتر می شود. در انتها، شعاع چرخش میانگین پپتید جهش یافته و rmsf در هر دو سامانه محاسبه شد

موضوع این پروژه بررسی آسیب dna و ترمیم آن می باشد. ژنوم آدمی دائماً با عوامل آسیب دهنده dna که منشا داخل سلولی و/یا محیطی دارند، در خطر است. آسیب dna که از طریق گونه های اکسیژن فعال، پرتوهای یونیزه کننده، رادیکال آزاد و یا مواد شیمیایی خاص به وجود می آید، به عنوان عامل فرایند پیری و تشکیل سلول های سرطانی شناخته شده است. همچنین تاکنون تکنیک های فراوانی به وجود آمده که با آسیب رساندن به dna، بتوان برخی از بیماری ها از جمله سرطان را درمان کرد. آسیب 8-اکسوگوانین با دو آنزیم به نام های hogg1 و fpg و از طریق مکانیزم ترمیمی حذف باز، برداشت می شود. اگرچه مطالعات بسیاری در زمینه چگونگی کارکرد موثر این دو آنزیم انجام گرفته، اما سوالات بسیاری از جمله چگونگی شناسایی 8-اکسوگوانین، ناشناخته باقی مانده اند. در این پروژه dnaای حاوی دو 8-اکسوگوانین با نسخه سالم آن از لحاظ ساختاری مقایسه شد. بدین ترتیب مقادیر زوایای پیچشی و پارامترهای مارپیچی این دو dna گزارش شد. با مقایسه این مقادیر برای دو dna، نتیجه گرفتیم که در نسخه معیوب خمشی جزئی، به سمت شیار بزرگ به وجود آمده است. جالب آنکه، آنزیم hogg1 نیزرشته dna را به سمت شیار اصلی خمیده می کند. شیار کوچک در نسخه معیوب پهن تر بوده، و بنابراین راحت تر می تواند با پروتئین ها برهمکنش کند. همچنین با استفاده از نمودار rdf، تغییرات رفتار مولکول های آب اطراف اتم هایی خاص بررسی شدند. با استفاده از توابع توزیع rdf، مشاهده شد که اولین لایه آبپوشی برای اتم n7 از 8-اکسوگوانین، عمیق تر شده است. بنابراین، برهمکنش آب نیز با این قسمت بیشتر بوده و می تواند به اتصال پروتئین به آسیب کمک کند.

این پروژه در3 فصل تدوین شده است. فصل اول،به توصیف روش های نظری استفاده شده درپروژه می پردازد. فصل دوم به بررسی خصوصیات نانولوله های سیلیسیم کاربیدو نانوله های سیلیسیم کاربید عامل دارشده و مطالعات یکه بروی آن هاانجام شده است،اختصاص یافته است. فصل سوم شامل سه بخش می باشد؛بخش اول به بررسی عامل دارکردن نانولوله سیلیسیم کاربید(5،5) خالص با گروه کربوکسیل در دو مکان کربن و سیلیسیم اختصاص داده شده است. با توجه به بررسی های انجام شده، گروه کربوکسیل بر روی اتم سیلیسیم نسبت به اتم کربن پایدارتر است. همچنین بررسی خواص ساختاری والکترونی آن ها نیز به طور کامل انجام شده است. دربخش دوم این فصل نقص دار کردن نانولوله سیلیسیم کاربید(5،5) با دو نقص swd1-1 وswd1-2 مورد مطالعه قرار گرفته که در پی آن نقصswd1-2 که پایدارتر است با گروه کربوکسیل در مکان های مختلف عامل دار می شود و پایدارترین مکان بدست می آید که نسبت به حالت بدون نقص پایداتر است. در بخش سوم نانولوله سیلیسیم کاربید(5،5) ناقصی که در بخش دوم عامل دار شده، با گروه کربوکسیل دوم در مکان های مشخص شده عامل دار می شود و پایدارترین مکان به دست می آید. همچنین بررسی خواص ساختاری والکترونی آن ها نیز به طور کامل انجام شده است.

در این رساله، در بخش اول ویژگی های الکترونی و ساختاری سطوح دوفلزی au/m (که m عبارتست از فلزات pt، cu و fe) در نتیجه اثرات فضایی و لیگاند القاء شده به وسیله فلز دوم مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه پیوند اکسیژن اتمی بر روی سطح تک فلزی (100)au و همچنین بر روی سطوح دوفلزی (100)au/m بررسی شده است. در این بررسی، وابستگی این برهمکنش به ترکیب سطح au و پوشش اکسیژن سطح مدنظر قرار گرفته است. اینکه چگونه حضور فلز دوم می تواند خواص الکترونی و شیمیایی سطوح دوفلزی و در نتیجه جذب اکسیژن را اصلاح نماید. در پایان با توجه به اهمیت اصلاح واکنش کاهش اکسیژن در فعالیت پیل های سوختی، انرژی جذب و جایگاه های جذب پایدار برای حدواسط های این واکنش بر روی سیستم های فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. کلیه محاسبات با استفاده از نرم افزار کوانتوم اسپرسو بر اساس نظریه تابعی چگالی با تقریب گرادیان تعمیم یافته انجام شده است. پس از بهینه سازی ساختارها؛ محاسبات مربوط به چگالی حالت ها، مرکز نوار d، انتقال بار الکترونی و انرژی های جذب حدواسط های واکنش کاهش اکسیژن انجام شده است. مرکز نوار d سطحی برای سیستم های دوفلزی au/m در مقایسه با سیستم تک فلزی (100)au دچار تغییر شده است. انرژی جذب اکسیژن اتمی در پوشش سطح ml125/0 بر روی سطح (100)au و سطوح دوفلزی (100)au-pt، (100)au-cu، (100)au-fe، (100)au-pt-au، (100)au-cu-au و (100)au-fe-au به ترتیب برابر 60/275، 96/417، 79/427، 72/386، 38/283، 55/275 و kj/mol71/280 به دست آمده است. ضعیف ترین انرژی جذب برای سیستم au-cu-au مشاهده شده است که با بیشترین جابجایی مرکز نوار d سطحی آن از سطح فرمی در توافق است. نتایج نشان دادند که فقط در برخی موارد، دانسیته حالت ها در سطح فرمی با انرژی جذب اکسیژن همبستگی دارد. در بررسی حدواسط های واکنش کاهش اکسیژن، نقش مهم جذب گونه های هیدروکسیل (oh) بر روی سطوح کاتالیزگری معلوم شده است. گونه های oh به شدت بر روی سطوح کاتالیزگری جذب شده و با اشغال جایگاه های فعال جذب، سینتیک واکنش کاهش اکسیژن را کاهش می دهند. قوی ترین انرژی جذب oh مربوط به سطح (100)au-pt-au است. پس حضور تک لایه زیرین از pt در این سیستم دوفلزی به اشغال جایگاه های فعال سطحی توسط گونه های oh کمک کرده است و از این نظر کاتالیزگر مناسبی برای واکنش کاهش اکسیژن محسوب نمی شود.

پس ازکشف گرافین و خواص منحصر به فرد آن گروه¬های تحقیقاتی، هم در زمینه آزمایشگاهی و هم نظری جذب این ماده شدند. در راه استفاده از گرافین با یک سریمشکلات مواجه می¬شویم که یک راه مرسوم برای حل آن عاملدار دار کردن است. در این مطالعه هیدروژن دار کردن انتخاب شده است. محاسبات انجام شده با روش نظریه تابعی چگالی نشان می¬دهد گرافین به طور کامل هیدروژن دار شده که با نام گرافان شناخته شده است یک نیمه هادی با گاف نواری 2/9 ا لکترون ولت بوده و دارای سطح پایه غیر مغناطیسی است. از طرفی دیگر تزریق آهن موجب پدید آمدن ممان مغناطیسی و همچنین به وجود آمدن حالات انرژی در گاف نواری گرافان می¬شود. در این میان محاسبات نشان می¬دهد الکترون¬های با اسپین بالا رفتار نیمه هادی و الکترون¬های با اسپین پایین آن رفتار فلزی از خود نشان می¬دهند. در بخشی دیگر به مطالعه نانو نوارهای گرافین و به دنبال آن نانو نوارهای گرافان پرداخته شده است. محاسبات نشان می¬دهد نانو نوارهای گرافین دسته صندلی دارای گاف نواری بوده و با افزایش پهنا شاهد کاهش این گاف نواری خواهیم بود. ضمناً نانو نوارهای دسته صندلی دارای دارای سطح پایه غیر مغناطیسی هستند. در مورد نانو نوارهای زیگزاگ محاسبات نشان می¬دهد نانونوارهای زیگزاگ دارای خواص مغناطیسی و فلزی هستند اما پس از هیدروژن دار کردن نانو نوارهای دسته صندلی و زیگزاگ هر دو به سطح پایه غیر مغناطیس می¬رسند. هیدروژن دار کردن موجب افزایش گاف نواری در هردو گروه نانو نوارها می¬شود. ضمناً با افزایش پهنا در اینجا نیز با کاهش گاف نواری مواجه می¬شویم

چکیده ندارد.