بررسی خواص الکترونی و مغناطیسی نانولوله ها و باندل ها

در فصل اول این پایان نامه، پس از معرفی کربن و انواع شکل های آن، به نانولوله های کربنی پرداخته و انواع آن، ساختار هندسی، روش های سنتز، خواص و ویژگی ها وکاربرد های آنها معرفی شده است. سپس در فصل دوم مقدمه ای بر نظریه تابعی چگالی را مطرح کرده ایم و در آن ضمن شرح مدل توماس-فرمی، قضایای هوهنبرگ-کوهن و معادلات کوهن-شم، تقریب هایی را که برای جمله تبادلی-همبستگی رایج تر است ذکر کرده ایم. در فصل سوم به طور اجمالی روش های محاسبه ساختار نواری را مطرح کرده ایم تا بدین وسیله اساس فیزیک حالت جامد این پژوهش را شرح داده باشیم. در فصل چهارم، ابتدا مروری بر پژوهش های انجام شده روی نانولوله های تک دیواره بریلیوم مونو اکسید خواهیم داشت و در ادامه، باندل زیگزاگ ساخته شده از نانولوله های تک دیواره بریلیوم مونو اکسید را مورد بررسی قرار داده ایم و ساختار الکترونی آن را مطالعه کرده ایم و به دنبال بررسی اثر افزودن ناخالصی لیتیم در این باندل و نیز جذب گاز کربن دی اکسید بر روی این باندل خواهیم بود. نتایج مطالعات ما به این صورت بود که افزودن لیتیم به باندل مذکور باعث گذار فازی از فاز نیمه رسانا به فاز فلزی می شود. حاصل این پژوهش که برای اولین بار انجام شده است می تواند در راستای ساخت باتری لیتیمی با قابلیت شارژ مجدد مفید واقع شود. همچنین جذب گاز کربن دی اکسید بر روی باندل زیگزاگ بریلیوم مونو اکسید موجب کاهش گاف انرژی سیستم نسبت به حالت خالص آن خواهد شد و این پژوهش ثابت می کند که باندل مورد بررسی به جذب گاز کربن دی اکسید حساس است و می توان در ساخت حسگرها از آن بهره جست و روش جذب گاز یک روش مفید برای کنترل گاف انرژی در نیمه رساناهایی مانند باندل مورد مطالعه ما خواهد بود. در فصل پنجم باندل زیگزاگ کربنی را مورد بررسی قرار داده و ضمن مروری بر مطالعات انجام شده در این زمینه، ناخالصی لیتیم را در چهار مکان مختلف به این باندل وارد کرده ایم تا اثر افزودن این ناخالصی بر روی ساختار الکترونی و مغناطیسی این سیستم را پژوهش کرده و پایدارترین مکان جهت قرار گرفتن اتم لیتیم را به دست آوریم. نتایج مطالعات ما نشان می دهد که افزودن لیتیم از لحاظ ساختار الکترونی باعث ایجاد گذار فازی از فاز نیمه رسانا به فاز فلزی در باندل زیگزاگ کربنی می شود و از لحاظ خواص مغناطیسی باعث ایجاد خاصیت مغناطیسی در باندل زیگزاگ کربنی که در حالت خالص غیر مغناطیسی است می شود؛ تمامی این نتایج نیز جهت ساخت باتری لیتیمی مفید خواهد بود