بررسی خواص ساختاری، الکتریکی و مغناطیسی نانولوله اکسید بریلیوم در کپسوله کردن نانوذرات آهن

آلاییدن عایق ها و نیم رساناها به منظور مغناطیسی کردن این مواد در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. چنین موادی کاربرد فراوانی در صنعت از جمله صنعت اسپینترونیک دارند. می توان به جای آلاییدن این مواد، از طریق کپسوله کردن سیم های مغناطیسی و یا نانوذرات مغناطیسی در داخل نانولوله های نیم رسانا آن ها را مغناطیسی کرد. همچنین رشد ساختار نانوذرات مغناطیسی مانند نانوذره ی آهن به دلیل اکسیده شدن بسیار مشکل است به منظور محافظت از آن معمولأ این نانوذره را در داخل یک نانولوله ی نیم رسانا کپسوله می کنند. با این عمل این نانولوله به صورت موضعی مغناطیسی می شود. در این پروژه ما قصد داریم با کپسوله کردن نانوذره ی مغناطیسی آهن، نانولوله ی اکسید بریلیوم که یک نیم رسانای غیرمغناطیسی است را به صورت موضعی به یک فلز یا نیم فلز فرومغناطیسی تبدیل کنیم. محاسبات این پایان نامه به روش کوانتومی و با استفاده از کد محاسباتی wien2k و با تکیه بر نظریه ی تابعی چگالی و استفاده از امواج تخت بهبود یافته ی خطی با پتانسیل کامل انجام گرفته است. برای محاسبه ی جمله ی تابعی انرژی تبادلی-همبستگی از تقاریب گرادیان تعمیم یافته ی gga و gga+u استفاده شده است. نتایج حاصل از این پایان نامه، فرایند کپسوله کردن نانو ذرات آهن در نانولوله ی اکسید بریلیوم را پایدار و گرمازا بیان می کند، چنان چه سیستم های با نانو ذرات کوچک پایدارتر از سیستم های با نانو ذرات بزرگ تر هستند. و همچنین مغناطیسی شدن نانولوله ی نیم رسانای اکسید بریلیوم را نمایش می دهد. نتایج ما خواص مغناطیسی را وابسته به قطر نانو ذرات نشان می دهد، یعنی با افزایش قطر نانو ذرات و بنابراین افزایش ممان مغناطیسی نانو ذره و همچنین کاهش فاصله ی بین نانو ذرات و دیواره ی نانولوله ی اکسید بریلیوم، ممان مغناطیسی اتم های اکسیژن و بریلیوم افزایش می یابد. بنابراین برای نانو ذرات با قطر کوچک، سیستم به صورت موضعی اتصالی از نوع نیم رسانای غیر مغناطیسی-نیم-رسانای مغناطیسی پیدا می کند، در حالی که برای نانو ذرات با قطر بزرگ تر اتصال از نوع نیم رسانای غیر مغناطیسی-فلز مغناطیسی خواهد بود.