مطالعه ی نظری الف) برهم کنش بین رادیکال های دوتایی پایدار با لایه ی گرافن ب ) پتانسیل الکترودی استاندارد بازهای dna

الف) برهم کنش بین رادیکال های دوتایی 5،4،2،1 - تترا متیلن بنزن (tmb)، دی کلرو کاربن(ccl2) و مولکول اکسیژن در حالت سه تایی (o2) با لایه ی گرافنی خالص با ابعاد 6×4 (4×6 pure) و نانونوارهای گرافنی زیگزاگ با ابعاد 4×4 (4×4 zgnr) و دسته صندلی با ابعاد 4×8 (8×4agnr) در موقعیت های مختلف برای کاربرد در صنعت اسپینترونیک مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. مولکولtmb در سه موقعیت افقی، عمودی و مورب بر روی هر یک از سه سطح قرار داده شد. مولکول tmb با سطح گرافنی خالص برهم کنش فیزیکی و شیمیایی قابل ملاحظه ای در هر سه موقعیت ندارد. اگر چه سطح zgnr با مولکول tmb در حالت عمودی برهم کنش چندانی ندارد ولی در دو موقعیت مورب و به خصوص افقی حضور مولکول tmb ساختار نانونوار را به شدت ناپایدار می کند. در مورد agnr هم مولکول tmb تنها در موقعیت افقی به هم-گرایی در انرژی رسید. دی کلروکاربن در هیچ موقعیتی (به ویژه بر روی سطح 4×4 zgnr) جذب مناسبی از خود نشان نمی دهد. اکسیژن هر چند در بعضی موقعیت ها باعث ناپایداری سیستم می شود ولی در بیشتر موقعیت ها جذب فیزیکی خوبی دارد. ترسیم نمودار ترابرد الکتریکی بعضی از ترکیب های پایدار بی رادیکال بر روی سطح گرافن و مقایسه ی آن ها با نمودار ترابرد الکترونی سطح گرافنی خالص (بدون حضور بی رادیکال) نتایج به دست آمده برای برهم کنش های پایدار این گونه ها در روی سطح گرافن را تایید می کند. حضور مولکول tmb در موقعیت عمودی بر روی سطح باعث افزایش ترابرد الکترونی در اطراف سطح انرژی فرمی می شود. رابطه ی انرژی حالت پایه و شکاف نوار الکترونی با عرض نوار برای گونه های zgnr و گونه های agnr در حالت های مغناطیسی مختلف بررسی شد. برای گونه های zgnr و گونه های agnr حالت آنتی-فرومغناطیس پایدارترین حالت مغناطیسی است. افزایش عرض نوار باعث کاهش مقدار انرژی حالت پایه با نسبت کاملاً ثابتی در گونه های zgnr و agnr می شود. هم چنین میزان شکاف نوار الکترونی نیز با افزایش عرض نوار گونه های zgnr با نسبت تقریباً ثابتی کاهش می یابد. دوپه کردن گونه های zgnr با اتم بور باعث ناپایداری و با اتم نیتروژن باعث پایداری سیستم می شود. نمودار ترابرد الکتریکی هم نشان می دهد که اتم بور به عنوان یک دوپه کننده ی نوع p و اتم نیتروژن به عنوان یک دوپه کننده ی نوع n عمل می کند. ب) میزان پتانسیل الکترودی استاندارد بازهای آلی به کار رفته در ساختار dna یعنی آدنین (a)، سیتوزین (c)، گوانین (g) و تیمین (t) و برخی از مشتقات استخلافی آن ها با استفاده از روش های نظری محاسبه شد. در این محاسبات با بهره گیری از بسته ی نرم افزاری "گوسین- 03" در سطح محاسباتیb3lyp/6-311++g (3df, 3pd) داده های ترمودینامیکی استخراج و برای پیش بینی شده پتانسیل الکترودی به کار گرفته شد. بر اساس نتایج حاصل ترتیب بازهای dna از کاهنده ترین به اکسنده ترین باز به صورت گوانین، آدنین، سیتوزین و تیمین است. این ترتیب برای هر کدام از مشتقات استخلافی بازهای dna نیز حفظ می شود (استثنای این روند مشتق لیتیم دار تیمین است). مرتب کردن مشتقات استخلافی هر کدام از چهار باز آلی بر اساس افزایش پتانسیل الکترودی این نکته را مشخص می سازد که دو استخلاف اکسنده تر و دو استخلاف کاهنده تر در مورد هر چهار باز آلی dna یکسان است (استثنای این روند مشتق نیترودار تیمین است). روند تغییرات انرژی homo مربوط به بازهای dna و مشتقات استخلافی آن ها در حالت گازی از روند خاصی پیروی می کند. بازهای اکسنده تر میزان انرژی homo منفی تری نسبت به بازهای کاهنده تر دارند (استثنای این روند مشتق لیتیم دار آدنین است).