طبق مطالعاتی که تاکنون بر روی اصول فرآیند ریسندگی الکتریکی انجام شده است، درگیری های زنجیره های پلیمری یکی از عامل های مهم در محلول پلیمری محسوب می شود. این عامل می تواند به شدت تشکیل الیاف در طول ریسندگی الکتریکی را تحت تاثیر قرار دهد. هرچند فهم دقیقی از چگونگی تاثیر این درگیری ها بر روی تشکیل جت و در نهایت تشکیل الیاف وجود ندارد. شنوی و همکارانش توانسته اند با استفاده از درگیری زنجیره های پلیمر، یک رابطه نیمه تجربی بسیار ساده برای توضیح انتقال از فرآیند پاشش الکتریکی به ریسندگی الکتریکی در حلال های خوب بدست آورند. با این رابطه می توان به طور نسبی آغاز تشکیل الیاف مهره دار و تشکیل الیاف پیوسته و یکنواخت را بدون این که آزمایش های حدس و خطا در آزمایشگاه انجام شود، تخمین زد. تنها داده مورد نیاز در این رابطه، جرم مولکولی درگیری پلیمر در حالت مذاب می باشد. این رابطه یا رویکرد نمی تواند در بعضی محلول های پلیمری، غلظت صحیح برای آغاز تشکیل الیاف مهره دار یا الیاف یکنواخت را تخمین بزند. در محلول هایی که متحمل ژل شدگی می شوند، پلیمر آن بلوری یا نیمه بلوری است یا در محلول بین زنجیره های پلیمر پیوندهای هیدروژنی تشکیل می شود (مانند محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید)) می تواند این رابطه را تغییر دهد. در این پژوهش تاثیر این عوامل بر روی محلول های مختلف پلی(وینیلیدن فلوئوراید)، ریسندگی الکتریکی و تشکیل الیاف مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا در این پژوهش قابلیت حل شدگی پلی(وینیلیدن فلوئوراید) در مایعات مختلف مورد بررسی قرار گرفت تا بتوان آزمایش های ریسندگی الکتریکی را دقیق تر انجام داد. طبق آزمایش های حلالیت، مایعات استفاده شده به چهار دسته مختلف تقسیم بندی شده اند که عبارتند از حلال ( مانند n و n-دی متیل فرم آمید)، عامل خوب برای متورم سازی (مانند استون) و عامل ضعیف برای متورم سازی (مانند استالدهید) و غیرحلال (مانند آب). سرعت ژل شدگی این مایعات نیز به صورت گفته شده مشاهده شده است. در نهایت بر اساس این اطلاعات اولیه مهم، ریسندگی الکتریکی انجام گرفته است یعنی در بعضی محلول ها ژل-شدگی اتفاق می افتد. به طور کلی می توان نتایج زیر را به طور خلاصه بیان کرد: 1. اعتقاد بر این است که نزدیک به آستانه ژل شدگی، ترکیبی از اتصالات قابل برگشت حرارتی که مسبب ژل شدگی در این محلول ها هستند و درگیری های زنجیره ای به پایدار شدن جت مایع کمک بسزایی می کنند. البته این عوامل بر نیروهای مویینگی نیز غلبه کرده و سبب می شوند ریسندگی الکتریکی بهتر انجام گیرد. 2. در محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید)، ژل شدگی می تواند به وسیله اتصالات پیوند هیدروژنی بین زنجیره ها، جدایی فازی جامد-مایع (بلورینگی) و جدایی فازی مایع-مایع (از نوع اسپینودالی) انجام گیرد. این سه عامل در دیاگرام فازی این پلیمر مشخص است. 3. برای محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) که مستعد تشکیل ژل های فیزیکی هستند، تشکیل الیاف تابعی از غلظت، جرم مولکولی، دما، زمان سرد کردن و کیفیت حلال می باشد. 4. هرچه غلظت پلی(وینیلیدن فلوئوراید) در محلول افزایش یابد (با جرم مولکولی ثابت)، درگیری زنجیره ها و ژل شدگی به علت بلورینگی و ناپایدار بودن محلول ها در محلول افزایش می یابد. افزایش بیش از حد غلظت باعث ژل شدگی سریع محلول شده و دیگر ریسندگی الکتریکی حتی در ولتاژهای بالا (25 کیلو ولت) نیز انجام نمی گیرد. 5. هرچه جرم مولکولی پلی(وینیلیدن فلوئوراید) افزایش یابد، درگیری زنجیره ها و سرعت ژل شدگی افزایش می یابد. در محلول های با جرم مولکولی 180000 گرم بر مول، جدایی فازی اسپینودالی بعد از این که محلول به ژل تبدیل می شود، اتفاق می افتد و ساختار ژل را تغییر می دهد. چون ژل شدگی اتفاق می افتد, نمی توان محلول را ریسندگی الکتریکی کرد. هنگامی که جرم مولکولی افزایش می یابد (275000 گرم بر مول)، جدایی فازی اسپینودالی قبل از ژل شدگی اتفاق افتاده و به ریسندگی الکتریکی این محلول ها کمک بسزایی می کند. 6. تشکیل الیاف از محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) به طور آشکار تابعی از دمای محلول سازی است. در مورد محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) این دما 60 درجه سانتیگراد می باشد. 7. سهم درگیری های زنجیره تابعی از دمای محلول سازی است. برای دماهای محلول-سازی پایین، تشکیل الیاف در عددهای درگیری کمتر اتفاق می افتد. اتصالات قابل برگشت حرارتی به تنهایی در این محلول ها مسبب پایدارسازی جت مایع هستند. ولی در دماهای بالاتر، تشکیل الیاف در عدد درگیری بزرگ تر از 2 اتفاق می افتد. بنابراین جت مایع توسط ترکیبی از درگیری زنجیره و اتصالات قابل برگشت حرارتی پایدار می شود. 8. ریسندگی الکتریکی محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) دارای یک وابستگی زمانی است. مدت زمان سپری شده تا این که ریسندگی انجام شود، تاثیر زیادی بر روی ریسندگی الکتریکی و تعداد اتصالات قابل برگشت حرارتی و انجام انواع جدایی فازی دارد. مدت زمان زیادتر سرد کردن باعث تشکیل اتصالات قابل برگشت حرارتی زیاد می شود که ویسکوزیته محلول را به طور چشمگیر افزایش می دهد و از تشکیل الیاف جلوگیری می کند. 9. کیفیت حلال بر روی ریسندگی الکتریکی تاثیر بسزایی دارد. این تاثیر به گونه ای است که وابسته به جرم مولکولی و غلظت پلی(وینیلیدن فلوئوراید) است. 10. سهم درگیری زنجیره در محلول وابسته به نوع و کیفیت حلال است. برای عامل خوب برای متورم سازی (استون) در غلظت های کم که درگیری زنجیره پایین است، مقداری اتصالات قابل برگشت حرارتی وجود دارد که به پایدارسازی جت کمک می-کند و الیاف تشکیل می شوند. در عامل ضعیف برای متورم سازی (استالدهید) در غلظت های کم، ژل شدگی سریع اتفاق می افتد که از این پس دیگر الیاف مشاهده نمی شود. 11. در محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) با جرم مولکولی 275000 گرم بر مول در n و n-دی متیل فرم آمید به علت غلظت کم این پلیمر و آهستگی ژل شدگی، ریسندگی به راحتی انجام می شود ولی محلول های n و n-دی متیل فرم آمید با پلیمر با جرم مولکولی 180000 گرم بر مول به علت غلظت بالا و ژل شدگی سریع، ریسندگی الکتریکی حتی در ولتاژهای بالا نیز انجام نمی شود و فقط می توان الیاف مهره دار تهیه نمود.. 12. بر اساس نتایج گفته شده هم ترمودینامیک محلول های پلی(وینیلیدن فلوئوراید) و هم سینتیک این محلول ها بر روی ریسندگی الکتریکی این پلیمر تاثیر می گذارند.

در این پژوهش ما اثر گروه های مختلف را روی ساختار، پایداری و خصوصیات الکترونی این نوع نانو ذره (poss) با قرار دادن دوازده گروه استخلاف مختلف روی قفس پایه poss بررسی کرده ایم. مطالعه روی این ترکیبات با روش dft در سطح تئوری b3lyp و مجموعه پایه **6311g- با استفاده از نرم افزارهای هایپرکم 7، گوسین2003، گوس ویو و aim 2000 انجام شد. در این مطالعه کمیت های لازم در طول 12 دوره محاسبات مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. در دومین گام از کار، قفسی با استخلافش انتخاب شد که کوچکترین باند گپ را داشته و واکنش پذیرتر از بقیه بود، سپس یکی از استخلاف های این ترکیب با کمپلکس sccp جایگزین می شود و جذب هیدروژن روی این نانوذره در طول 6 دوره محاسبات مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تئوری تابع دانسیته ما نشان می دهیم که نانو کمپلکس سیلسسکوکسان سنتز شده یک ترکیب جدیدی برای ذخیره هیدروژن آماده می کند. اتصال سیکلوپنتا دی ان روی sq به طور کلی شیمی و ساختار الکترونی آن را تغییر می دهد. سیکلو پنتا دی انیل یک سایت واکنش پذیر است که اتم فلز واسطه (sc) می تواند به آن متصل شود و بعنوان یک سایت جذب موثر برای مولکول های هیدروژن عمل کند. مطالعه ما درباره این کمپلکس نانو نشان می دهد که کمپلکس های sq عامل دار شده می توانند یک ماده موثر و عملی برای جذب هیدروژن باشند. پارامترهای محاسبه شده در این تحقیق شامل انرژی، دی پل ممان، زوایا و طول های پیوندی، انرژی های بالاترین اوربیتال مولکولی اشغال شده و پایین ترین اوربیتال مولکولی اشغال نشده و باند گپ می باشد.

در این پایان نامه سعی نموده ایم سلولهای خورشیدی حساس شده با رنگدانه (dsscs) را تولید نموده و به بررسی عوامل موثر بر عملکرد سلول های مورد نظر بپردازیم. این نوع از سلول های خورشیدی در واقع نسل سوم سلول های خورشیدی تشکیل می دهند. سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه دارای اجزای مختلفی از قبیل الکترود کار، الکترود کمکی، رنگدانه و الکترولیت می باشند که هر یک از این اجزا به نوبه خود می توانند بر عملکرد و بازدهی سلول تاثیر بگذارند. از میان اجزای فوق الذکر، در این پژوهش به بررسی و تحقیق در رابطه با الکترود کار پرداخته شده که یکی از اجزای مهم در ساخت dsscs می باشد. الکترود کار شامل یک بخش نیمه رسانا است که معمولا تیتانیم دی اکسید (tio2) می باشد. در تحقیقات انجام شده به بررسی ساختار و اندازه اجزای سازنده لایه tio2 می پردازیم. لایه مورد نظر با استفاده از روش الکتروفورز بعنوان یک روش قابل کنترل بر روی سطح شیشه رسانا نشانده می شود. مشاهدات حاکی از ایجاد ترک خوردگی در لایه های ایجاد شده می باشد. بنابراین با تغییر روش مراحل لایه نشانی به روش الکتروفورز بدون افزودن ترکیبات مختلف ساختار لایه ها و روش لایه نشانی بهینه گردید. در جایی دیگر پارامترهای مختلفی از قبیل ضخامت، میزان تخلخل لایه و ضریب زبری لایه های تشکیل شده و تاثیر آنها بر عملکرد سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که ضخامت و یکنواختی لایه ها تاثیر بسزایی بر بازدهی و عملکرد سلول خورشیدی دارا می باشند. سپس با استفاده از تکنیک طیف سنجی الکتروشیمیایی امپدانس (eis) بهبود پارامترهای فیزیکی در لایه های بدون ترک خوردگی نسبت به لایه های دارای ترک خوردگی مورد بررسی قرار گرفت؛ که به این طریق عوامل موثر بر افزایش بازدهی سلول های مشخص گردید. در بخش دیگری از مطالعات انجام شده، نانوساختارهای یک بعدی (نانومیله ها) tio2 به روش هیدروترمال از نانوذرات تولید گردید و عملکرد آنها در ساخت dsscs مورد بررسی قرار گرفت. از طرف دیگر به بررسی تاثیر دما، زمان و غلظت قلیا در تولید نانومیله ها و بازدهی سلولهای خورشیدی ساخته شده از آنها پرداخته شد. نتایج نشان داد که از نانومیله ها به صورت مخلوط با نانوذرات برای استحکام لایه نیمه رسانا، بالا بردن انکسار نور در لایه و سرعت بخشیدن به انتقال الکترون در لایه تیتانیم دی اکسید موثر هستند ولی به تنهایی بازدهی مناسبی ندارند. در قسمتی دیگر از این تحقیقات، تاثیر اندازه نانوذرات بر میزان رنگدانه جذب شده و بازدهی سلولهای خورشیدی بررسی گردید. بخش دیگری از این پژوهش به مطالعه تاثیر وجود نانوذرات بزرگ برای انکسار بیشتر نور در بستر نانوذرات کوچک اختصاص داده شد. که در این رابطه مخلوط های متعدد با درصد متفاوتی از نانوذرات بزرگ در ساخت سلولهای خورشیدی استفاده و بازده آن بررسی گردید. نتایج حاصله نشان داد که نانوذرات بزرگ برای افزایش انکسار نور و بالا بردن بازدهی در مخلوط با نانوذرات کوچک بسیار موثر می باشند

نیترامین های حلقوی عضو گروه بزرگی به نام پیش رانه ها هستند. اهمیت مطالعه محاسباتی در این زمینه به خاطر محدودیت این مواد که ناشی از خطرات انفجاری و ناپایداری شان است می باشد. در این کار گروهی از نیترامین های یک، دو، و سه حلقه ای، که با جانشین ساخت گروه های f-,h و no2 بر ساختمان آن ها طراحی شدند، مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این مطالعه تمام مراحل به صورت آغازینبوده و از روش های rhf و b3lyp با راه کار های خود سازگاری استفاده شده است. مجموعه پایه های به کار رفته در این کار شامل g6-31 و g+ +6-31 هستند. تمام محاسبات کوانتمی توسط نرم افزارهای گایوسین و هایپرکم انجام شده است. ضربه ویژه رابطه مستقیم با دو پارامتر n - , hdctonation دارد، که به ترتیب برابر نسبت m مول گازهای تولید شده به وزن مولی ماده منفجره و کرمای انفجار هستند. با افزایش فلویور به نیترامین های تک حلقه ای، گرمای انفجار افزایش می یابد. این نتایج بر خلاف نیترامین های دو و سه حلقه ای است. در نیترامین های دو و سه حلقه ای افزایش گروه نیترو و به دلیل اثر پایدار کنندگی این گروه، باعث کاهش گرمای انفجار می شود. به هر حال این مسیله می تواند وضعیت مطلوبی برای سنتز این مواد باشد. نیترامین های بدون استخلاف، اعم از یک، دو یا سه حلقه ای دارای نسبت n - بیشتری در مقایسه با m نیترامین های با استخلاف هستند. روش محاسباتی det(b3lyp در این تحقیق نتایج بهتری ارایه کرده است. تغییر مجموعه پایه ها تاثیر ناچیزی در نتایج داشته است. محاسبات نشان داد که ترکیبی از عوامل فوق به همراه اثرات هندسی مولکول، می تواند ما را قادر سازد تا مواد منفجره مطلوبی را فبل از سنتز، پیش بینی کنیم.

در این تحقیق تاثیر وارد کردن ناخالصی فلزات نجیب و واسطه (in+3, cd+3, mo+3, ag+1, fe+3, co+2, ni+2, pb+2, cu+2) درون شبکه نانوذرات tio2 به منظور بررسی تاثیر جایگزینی یون تیتانیوم و تغییرات حاصل از این کار روی الکترودهای متشکل از tio2 بعنوان الکترود اصلی سلولهای خورشیدی رنگدانهای را مورد ارزیابی قرار داده شد. نانوذرات tio2 و ناخالص شده با استفاده از روش روش سونوشیمی بعنوان روشی ساده، کارآمد، و ارزان تهیه گردید و فیلمهای الکترود متشکل از این ترکیبات با استفاده از تکنیک الکتروفورز ساخته شد. آنالیزها حاکی از این امر بودند که ساختار نانوبلورین tio2 پس از ناخالص کردن تغییر نمیکند که حاکی از پخش مناسب فلزات درون شبکه tio2 میباشد. در مقایسه با tio2 خالص ، اندازه tio2 ناخالص شده کاهش یافته است و این نشان دهندهی این است که فلزات به صورت یکنواخت در tio2 پراکنده شدهاند. اطلاعات uv-vis drs تیتانیای ناخالص شده جذب نور مرئی را نشان میدهد همچنین مشخص شد که خواص فوتوولتایی dscs با ناخالص کردن tio2 بهبود میابد. بهبود راندمان تبدیل انرژی tio2 ناخالص شده که مربوط به باند ti-o-m است از شکل گیری حالتهای جدید بین شکاف نوار tio2 های ناخالص شده ایجاد میشود و همچنین فلزات از بازترکیبی الکترون حفره جلوگیری میکنند .در نهایت این گونه به نظر میرسد که روش آماده سازی مطرح شده در این تحقیق یک راه موثر برای افزایش راندمان dssc بر پایهی فوتوالکترودهای tio2 ناخالص شده با فلزات است.

در میان سلول های خورشیدی متداول، سلول های حساس شده با رنگ به علت بازده تبدیل فوتون به الکترون مناسب، هزینه ی پایین و هم چنین راحتی ساخت توجه زیادی را به خود معطوف کرده اند. در سلول های حساس شده با رنگ، حساس کننده نقش مهمی را در جذب نور و تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی ایفا می کند. رنگ های سنتزی بر پایه ی روتنیوم برای کاربرد در سلول های خورشیدی نسبتاً گران هستند و هم چنین روند سنتز پیچیده ای دارند. رنگ های طبیعی استخراج شده از میوه ها، گل ها و برگ های گیاهان مزیت های زیادی نسبت به کمپلکس های فلزات نادر و رنگ های آلی دارند. رنگ های طبیعی به آسانی در دسترس هستند و هم چنین سازگار با محیط زیست نیز می باشند. سلول های خورشیدی پایه ی تیتانیوم دی اکسید حساس شده با رنگ های طبیعی به بازدهی حدود 1/7 % رسیده اند و هم چنین پایداری مناسبی دارند. در این کار سعی شد تا از رنگ های طبیعی به عنوان حساس کننده در ساخت سلول های خورشیدی با رنگ استفاده شود. همه ی عصاره های گیاهان بدون خالص سازی استفاده شدند. در این تحقیق رنگ های طبیعی از گیاهانی همچون کانسولیدا اجسیس، رزدا لوتئولا و کانسولیدا اورینتالیس استخراج شد. ماکزیمم بازده تبدیل به دست آمده از سلول های شامل این رنگ ها حدود 6/0 % بود. به طور کلی جذب شیمیایی این رنگ ها بر روی سطح تیتانیوم دی اکسید به علت گروه های عاملی هیدروکسیدی متصل به رنگدانه های آن ها صورت می-پذیرد.

در اولین قسمت از پایان نامه هدف عمده توصیف اربیتال تک الکترونی در رادیکالها(حالت دوتایی) میباشدو سه نوع رادیکال در نظر گرفته شده است . در بخش دوم پایان نامه توصیف اربیتال دو الکترونی با اسپین موازی در مولکولها(حالت سه تایی) مورد توجه بوده و دو دسته مولکول در نظر گرفته شده است . در سومین بخش سه دسته از مولکولها با پیوند دوگانه همجوار را انتخاب و آنها را مورد بررسی قرار گرفته است .