مطالعه ی ابتدا به ساکن خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی نانولوله های تک دیواره ی کربنی آلاییده بااتم کلسیم

از زمان کشف نانولوله های کربنی تا کنون، چنین ساختارهایی توجه بسیاری از محققان را هم در زمینه ی تجربی و هم نظری به خود جلب کرده اند. بر پایه ی این حقیقت که نانولوله های کربنی فلزی رساناهای کوانتومی خوبی هم به دلیل بار الکتریکی و هم اسپین آن-ها هستند، انتظار می رود که این نانولوله ها کاندیدای ایده آلی به منظور کاربرد در دستگاه های اسپینترونیک باشند. نظر به اینکه اخیراً توجه زیادی به نانولوله های کربنی پوشیده با اتم کلسیم به منظور کاربرد در بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی شده است، همچنین به دلیل خاصیت نیم-فلزی فرومغناطیسی مشاهده شده در ترکیب یونی cac، در این پایان نامه به مطالعه کوانتومی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی نانولوله های کربنی تک دیواره ی فلزی (9،0)، (5،5) و (5،0) آلاییده با اتم کلسیم پرداخته شده است. محاسبات مبتنی بر نظریه ی تابعی چگالی و تقریب چگالی اسپینی موضعی بوده و با استفاده از بسته ی محاسباتی quantum espresso (کد pwscf) انجام شده است. چهار جایگاه برای اتم کلسیم در نانولوله های انتخابی منظور شده است که عبارتند از: یک اتم کلسیم در مرکز یاخته ی واحد، درون و نزدیک یکی از اتم های کربن، روی دیواره و جانشین یکی از اتم های کربن نانولوله. اتم کلسیم درون و نزدیک یکی از اتم های کربن نانولوله ی (9،0)، منجر به بروز مغناطش خودبخودی µb 45/0 شده است. محاسبات انرژی بستگی و انرژی مغناطیسی، پایداری این سیستم را نسبت به دیگر سیستم های بررسی شده در نانولوله ی (9،0) نشان می دهد. مسئول اصلی مغناطش در این سیستم، قطبش اسپینی اوربیتال 4s اتم کلسیم است. در نانولوله ی (5،5)، اتم کلسیم در مرکز یاخته ی واحد آن منجر به بروز مغناطش µb 6/0 در نانولوله شده است که این مغناطش ناشی از قطبش اسپینی اوربیتال 3d کلسیم می باشد. نانولوله ی (5،0) آلاییده با اتم کلسیم روی دیواره ی آن، پایدارترین سیستم از نظر انرژی بستگی به دست آمده است. فقدان اتم های فلز واسطه در نانولوله های آلاییده ی مطالعه شده در این پایان نامه، چنین ترکیباتی را مدل هایی با اهمیت به منظور مطالعه ی اصول خاصیت فرومغناطیسی سیستم های الکترونی شامل اوربیتال های 3d، می سازد. کلمات کلیدی: 1) مطالعه ابتدا به ساکن 2) نظریه ی تابعی چگالی 3) اسپینترونیک 4) نانولوله ی کربنی 5) آلایش با کلسیم و 6) خواص مغناطیسی