محاسبه ی خواص الکترونی و ساختاری نانولوله ی کربنی مبلی (7و7) به روش امواج تخت تقویت شده ی خطی با پتانسیل کامل

نانولوله های کربنی یکی از آلوتروپ های کربن و به صورت ساختار یک بعدی هستند و به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد تحقیقات گسترده ای را در ابعاد نانو به خود اختصاص دادند. مدل سازی و شبیه سازی یکی از راه های مناسب مطالعه ی اولیه ی نانوساختارهاست که سبب جلوگیری از اتلاف زمان در آزمایش های تجربی می شود. در این پایان نامه خواص ساختاری و الکترونی نانولوله ی کربنی مبلی (7و7) در چاچوب نظریه ی تابعی چگالی به کمک روش امواج تخت تقویت شده ی خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) و با استفاده از کد محاسباتی wien2k مورد مطالعه قرار گرفته است. در کار حاضر سلول قراردادی تتراگونال و فضای اطراف نانولوله خلأ است. پس از بهینه سازی فاصله ی دو نانولوله ی مجاور برابر با 0845/8 آنگستروم انتخاب شده است. برای جداسازی حالت های ظرفیت از حالت های مغزه، انرژی مرز جدایی بین الکترون های ظرفیت و مغزه برای این ساختار 10- ریدبرگ برگزیدیم و در اجرای برنامه مبنای همگرایی را بار الکتریکی قرار داده ایم که با اختلاف بار از مرتبه ی 0001/0 به همگرایی رسیدیم. تعداد نقاط در نظر گرفته شده 200 نقطه بوده است. همچنین پارامتر همگرایی را برابر 5/5 انتخاب نموده ایم. خواص ساختاری از جمله ثابت های شبکه، مدول حجمی، مدول یانگ، تراکم پذیری و منطقه ی اول بریلوئن این نانولوله با استفاده از تقریب های مختلف (pbe-gga،lda و wc-gga) محاسبه شده اند. طول پیوند اتم های کربن در ساختار با استفاده از هر سه تقریب محاسبه و نتایج گویای آن است که تقریب pbe-gga تطابق بهتری با نتایج تجربی دارد (4289/1 آنگستروم). منطقه ی اول بریلوئن و مدول یانگ نانولوله ی کربنی آرمچیر (7و7) با به کارگیری تقریب pbe-ggaمحاسبه شده اند. نتایج حاصل نشان می دهند که منطقه ی اول بریلوئن نانولوله یک بعدی است (به دلیل یک بعدی بودن ساختار). مدول یانگ این نانولوله با تقریب pbe-ggaبرابر با 928/0 تراپاسکال محاسبه شده است. خواص الکترونی نانولوله از جمله ساختار نوارهای انرژی، چگالی حالت های کلی و جزئی و چگالی ابر الکترونی با استفاده از سه تقریب محاسبه شده اند. ساختار نوارهای انرژی و چگالی حالت ها فلز بودن نانولوله را تأیید می کنند. در این پایان نامه تأثیر کایرالیتی تعدادی نانولوله ی مبلی بر ساختار نوارهای انرژی، چگالی ابر الکترونی و مدول یانگ نشان داده شده است. همچنین چگالی ابر الکترونی نانولوله و توزیع بار اطراف اتم های کربن نشان می دهد که پیوند بین اتم های کربن عمدتاً کووالانسی است.