هدف از این تحقیق بررسی خواص محدود شده[-emim+][pf6] در نانولوله کربنی از طریق شبیه سازی دینامیک مولکولی است.فهم رفتار مایعات یونی در نانولوله ها با کاربردهای پتانسیل این سیستم ها در خازن های الکتریکی دولایه (edlcs)وسلول های خورشیدی حساس به نور(dsscs) ارتباط دارد.برای [-emim+][pf6] میدان نیرو استفاده شده در این کار، میدان نیروی کلیه اتم ها می باشد که توسطlopes و همکارانش توسعه یافته است. مایع یونی [-emim+][pf6] محدود شده در نانولوله کربنی با قطرهای مختلف در دمای 333کلوین برای تشخیص خواص ساختاری و دینامیکی مایع محدود شده شبیه سازی شده است. نمودارهای چگالی جرمی یون ها در جهت شعاعی با پیک هایی از کاتیون هاوآنیون هایی که در مقادیر مشابه قرار گرفته اندرفتار لایه بودن را نشان میدهد.نتایج msdدر جهت شعاعی حرکت و پویایی آرام تر یون های محدود شده نسبت به سیستم های بالک نشان می دهد.کاتیون های محدود شده در مقایسه با سیستم بالک حرکت سریع تر از آنیون ها دارند. همچنین فرآیند ذوب و جوش کریستال های [-emim+][pf6] محدود شده در نانولوله های کربنی، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی بررسی شده است.ما همچنین نشان دادیم که با افزایش محدودیت های فضایی[-emim+][pf6] در داخل نانولوله های کربنی دمای ذوب و جوش افزایش پیدا می کند.

نتایج ما نشان داد که پتانسیل جند ذره ای توسعه یافته ما از پتانسیل های سه ذره ای گیوزمن و همکاران(2011)و ونگ و سادوس (2006) بهتر است

: در این تحقیق ما با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی،جذب مخلوط های مختلفی (کسرهای مولی مختلف)از آرگون وهلیم را برنانو خوشه های نقره،با شعاع های مختلف و در دماها وفشارهای متفاوت مورد بررسی قرار دادیم.در این کار ما از پتانسیل ساتن-چن برای توصیف برهمکنش های فلز-فلز وبرای سایربرهمکنش ها از پتانسیل لنارد جونز استفاده کرده ایم.به منظور ثابت نگه داشتن دما وفشاردر طول شبیه سازی از امکانات نرم افزار دی ال پلی بهره گرفته شده است.ترموستات برندسون در تمامی شبیه سازی ها با زمان آسایش1/0 برای ثابت نگه داشتن دما در سل شبیه سازی استفاده شده است. ما میانگین انرژی برهمکنش بین اتم های گاز ونانوخوشه ها، ثابت جذب وآنتالپی جذب را برای همه نانو خوشه های نقره بدست آورده ایم.نتایج نشان می دهد که ثابت جذب، میانگین انرژی برهمکنش وآنتالپی جذب با افزایش اندازه نانو ذرات کاهش می یابد.همچنین با کاهش اندازه نانو ذرات کسر بیشتری از اتم های گاز بر سطح نانو خوشه ها جذب می شوند.زیرا اتم های سطح در نانو خوشه ها در مقایسه با اتم های بالک انرژی پیوندی کمتری دارند بنابر این با کاهش اندازه نانو ذره انرژی چسبندگی آن کاهش می یابد ودر نتیجه ساختار ناپایدارتر می شود.پس اتم های سطح تمایل بیشتری برای جذب اتم های گاز و افزایش انرژی چسبندگی دارند.به همین دلیل با افزایش اندازه نانو خوشه ها، کاهش ثابت جذب متوقع خواهد بود

در این پروژه، ما خواص ذوب نانوخوشه های نقره قرار گرفته روی دو نوع سوبسترا، نانولوله کربنی تک ‏دیواره (swcnt) و گرافیت دو لایه ایستا، و همچنین جذب سطحی گاز روی آن ها را با استفاده از شبیه ‏سازی دینامیک مولکولی کلاسیک بررسی کردیم. پتانسیل چند ذره ای ساتن-چن کوانتومی (qsc) برای توصیف برهمکنش های فلز-فلز مورد استفاده قرار گرفت. برای سایر برهمکنش ها از پتانسیل دو ذره ای لنارد-جونز (lj) استفاده شد. این پروژه به دو بخش تقسیم شد، بخش ذوب و بخش جذب سطحی گازها. در بخش ذوب، ابتدا نانوخوشه ها در محدوده دمایی 100 تا k1700 با گام های k100 حرارت داده شدند، سپس در همان گستره دمایی و با همان گام ها سرد شدند. نقطه ذوب نانوخوشه ها با استفاده از منحنی های انرژی پتانسیل، ظرفیت گرمایی ویژه، پارامترهای تغییر شکل و دانسیته مقطعی تشخیص داده شدند. همچنین، تغییرات ساختاری نانوخوشه ها با چند روش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که نقطه ذوب نانوخوشه ها بسیار پایین تر از نقطه ذوب بالک نقره است. همچنین، نقطه ذوب نانوخوشه ها با کاهش اندازه آن ها کاهش می‏ یابد. بعلاوه، تغییرات ساختاری ناشی از دما برگشت ناپذیر هستند. در بخش جذب سطحی گازها، پنج فاز گازی مختلف به سیستم ها اضافه شدند. جذب سطحی به صورت تابعی از فشار، دما، اندازه نانوخوشه و نوع گاز مورد بررسی قرار گرفت. بعلاوه، اثرات فاز گازی روی ساختار و خواص دینامیکی نانوخوشه ها بررسی شدند. نتایج ثابت کردند که همدماهای جذب سطحی از همدمای نوع i لانگمویر پیروی می کنند، و مقدار جذب سطحی با افزایش دما کاهش می یابد. فاز گازی سبب می ‏شود تا لایه در تماس با سوبسترا توسعه پیدا کند، همچنین این تغییرات ساختاری به شدت برگشت ناپذیر هستند. فاز گازی به طور قابل ملاحظه ای نفوذ نانوخوشه ها را در دمای پایین و فشار بالا تغییر می دهد.

در این پروژه، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی یک معادله حالت برای مایع یونی 1- اتیل 3- متیل ایمیدازولیوم هگزا فلوروفسفات درون نانولوله ی کربنی با شعاع های 75/0، 1، 25/1، 5/1و75/1 نانومتر، که به ترتیب دارای 20، 39، 64، 100و 149 جفت یون می باشند، بررسی کرده ایم. با توجه به فشار تنسوری آنیزوتروپیک، دو معادله حالت مجزا برای جهت های محوری و شعاعی برای مایع یونی درون نانولوله ی کربنی داریم. از برهمکنش های لنارد- جونز توسعه یافته در معادلات حالات استفاده شده است. با استفاده از نتایج شبیه سازی، قابل اجرایی بودن این معادله حالت برای مایع یونی درون نانولوله های کربنی مطالعه و پارامترهای معادله حالت برای این سیستم بدست آمده است. اثر شعاع نانولوله های کربنی بر روی انرژی پیکربندی و پارامترهای معادله حالت ها بحث شده است. ما همچنین ذوب کریستال های [emim+][pf-6] را درون نانولوله های کربنی با شعاع ها و کایرالیته های مختلف در دماهای مختلف بررسی کرده ایم. این فرآیند ذوب به وسیله ی منحنی های انرژی پتانسیل برحسب دما تأیید شده است.

در این پروژه به بررسی رطوبت نسبی که در آن رطوبت، نانو ذرّات نمکی موجود در جو از جمله nacl، kcl،cscl نم پذیر می شوند وهمین طور وابستگی کشش سطحی در سیستم های نانوذرّات - بخار آب به اندازه با استفاده از شبیه سازی پرداخته شده است. شبیه سازی های دینامیک مولکولی در انسامبل کانونیکال و با استفاده از ترموستات نوز- هوور و با زمان آسایشps 1.0 انجام شده است. سیستم ها بعد ازns 5.0 به تعادل رسیدند و زمان کل هر شبیه سازی ns3 به طول انجامید. برهم کنش های یون-یون در شبیه سازی ها با استفاده از تابع پتانسیل لنارد-جونز و مولکول-های آب با استفاده از پتانسیل spc/e شرح داده شده است. شبیه سازی های دینامیک مولکولی در دمای 300 کلوین و فشار کل 1 اتمسفر و رطوبت نسبی های 70%-98% بررسی شدند. شبکه ی نانوذرّات با اندازه های مختلف، سدیم کلراید: 3.2، 1.3، 9.3، 7.4و5.5 نانومتر، سزیم کلراید: 9.2، 4.3، 6.4، 7.5و9.6 نانومتر و پتاسیم کلراید: 6.2، 5.3، 4.4، 2.5و1.6 نانومتر ساخته شدند. از آنجا که هیچ بر هم کنشی بین آب و سطح یون های سدیم کلراید کاملاً مسطح مشاهده نشده است بنابراین در ساختار اولیه ی نانوذرّات 10% حفره در نظر گرفته شده است. برای انتقال مبدأ نانوذرات به مرکز جعبه از یک تبدیل خطی استفاده می شود. این حوزه ای به قطر 3 برابر طول لبه ی نانوذرات است و سپس در مبدأ قرار داده و حجم موجود در داخل این حوزه در مجاورت نانوذرات تعریف می شود. سپس، ما تعداد مولکول های آب موجود در داخل این حوزه به عنوان تابعی از زمان در طول چند شبیه سازی در رطوبت های مختلف رسم شده است. برای محاسبه ی کشش سطحی از روش ناحیه ی مورد تست استفاده شده است. محدوده ی بالا و پایین drh بر اساس مقادیر محدود رطوبت نسبی شبیه سازی شده برای آنچه که جذب آب مشاهده شده است تعیین شد. مقادیر رطوبت نسبی نم پذیری نانوذرات nacl، kclوcscl افزایش می یابد، زمانیکه اندازه ی ذرات به ترتیب 5.5 تا 3.2، 1.6تا7.2و 8.6تا8.2 کاهش می یابند

در این مطالعه: ما تاثیر برهمکنش های سه ذره ای جذب سطحی گازها روی گرافیت را بررسی کردیم. اصلاح پتانسیل برهمکنش های بین مولکولی با استفاده از وارد کردن سهم مثبت برهمکنش های سه ذره ای در پتانسیل دو ذره ای انجام شد. یک ضریب تنظیم پذیر(?) برای پتانسیل دو ذره ای در نظر گرفته شد، این پارامتر نشان می دهد که بر همکنشهای سه ذره ای چه درصدی از پتانسیل دو ذره ای را شامل می شوند. مقدار سهم برهمکنش های سه ذره ای با پتانسیل دو ذره ای جمع شده تا پتانسیل اصلاح شده حاصل گردد.

به منظور بدست آوردن تابع توزیع شعاعی یک سیال لنارد-جونز محصور درون نانولوله کربنی، شبیه سازی روی 160 تا 320 اتم آرگون محصور در نانولوله کربنی با کایرالیته (33،0) از دمای اتاق (298 درجه کلوین) تا دمای 600 درجه کلوین انجام شد. پس از بدست آوردن مقادیر تابع توزیع شعاعی، آن ها را با معادلات ریاضی فیت کردیم که مقادیر بدست آمده از این معادلات توافق خوبی با مقادیر شبیه سازی داشتند. همچنین با استفاده از این تابع، انرژی پیکربندی، فشار محوری و فشار شعاعی سیال درون نانولوله را محاسبه نمودیم که مقادیر حاصل از این محاسبات نیز توافق خوبی با مقادیر شبیه سازی شده نشان داده اند. در ادامه نیز با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و درنظرگرفتن بردارهای فشار به صورت ناهمسانگرد، دو معادله حالت متفاوت در دو جهت شعاعی و محوری برای سیال لنارد-جونز محصور شده درون نانولوله های (11،11)،(12،10)،(19،0)،(19،19)،(18،0)،(33،0)و دماهای 120 تا 600 درجه کلوین بدست آمده است. همچنین پژوهش هایی در رابطه با اثر شعاع نانولوله، کایرالیته نانولوله، چگالی ذرات درون نانولوله و دما بر روی برخی از ویژگی های ساختاری و دینامیکی سیال لنارد-جونز محصور درون نانولوله، مانند rdf و ضریب خودنفوذی انجام گرفته است.