شبیه سازی اثر گاز متان بر خواص الکتریکی گرافن

گاز متان به علت دارا بودن برخی خصوصیات از جمله اشتعال زا بودن نیازاست که در محیط شناسایی و مقدار آن مشخص گردد. بدین منظور تاکنون محققان حسگرهای مختلفی را برای تشخیص گاز متان ساخته اند این حسگر ها از مواد مختلف و با تکنولوژی های گوناگون ساخته شده اند. تا چندین سال قبل نانو لوله های کربنی و نانو لوله های نیمه هادی های دیگر بهترین انتخاب برای ساخت سنسور گازی بودند که می توانستند مولکول های گازی را با غلظت بسیار کم در محیط شناسایی کنند. در سال های اخیر گرافن که یک تک لایه از اتم های کربن در یک ساختار دوبعدی است بهترین انتخاب برای ساخت سنسور های گازی از جمله متان به شمار می آید. تحقیقات نشان می دهد که عملکرد حسگر گرافنی بر پایه تغییر در مقاومت و یا تغییر در هدایت به علت جذب مولکول گاز بر روی سطح گرافن می باشد که این مولکول های گازی به عنوان گیرنده و یا دهنده عمل می کنند. اولین قدم در ساخت حسگر گاز متان برپایه گرافن پی بردن به چگونگی تاثیر گاز متان جذب شده بر خصوصیات مختلف گرافن است. در این پایان نامه با استفاده از نظریه ی تابع چگالی و حل معادلات کوهن – شم به روش خود سازگار به بررسی ساختار نواری و منحنی چگالی تراز سیستم بس ذره ای گرافن – متان و تعیین نقش متان به عنوان گیرنده یا دهنده ی بارپرداخته شده است. با توجه به محاسبه انرژی جذب سیستم ، جذب متان بر گرافن فیزیکی و فرآیند گرماده و خودبخودی است همچنین اندازه بار انتفالی و علامت آن نشان دهنده نقش متان به عنوان گیرنده بار در این سیستم می باشد.