چکیده فصل اول تولید هیدروژن از طریق تجزیه آب، منبع مهمی برای ذخیره انرژی است. هرچند، نیم واکنش اکسایش با محدودیت های ترمودینامیکی و سنیتیکی مواجه است که بدون حضور کاتالیزور، نیاز به اضافه ولتاژ بالایی دارد. کلاستر کلسیم - منگنز اکسید موجود در فتوسیستم ii، تنها کاتالیزور مورد استفاده توسط طبیعت برای واکنش اکسایش آب است. بنابراین، این کاتالیزور به عنوان منبع الهام بخش برای طراحی کاتالیزور سنتزی مورد استفاده قرار گرفته است. در این فصل، نانوکاتالیزورهای مختلف منگنز-محور برای واکنش اکسایش آب در سه بخش معرفی شده اند. در بخش اول، تغییر فاز ترکیبات مختلف منگنز اکسید تحت شرایط الکترولیز به مدت دو هفته مورد بررسی قرار گرفت. آنالیزهای sem و tem نشان می دهند که تمام منگنز اکسیدها به منگنز اکسیدهای لایه ای تبدیل شدند. این نتیجه بیان گر آن است که تحت شرایط مشابه، کاتالیزور واقعی اکسایش آب، فاز لایه ای منگنز اکسید است. در بخش دوم، نانو منگنز اکسید لایه ای/ پلی(4-وینیل پیریدین)، به عنوان مدلی از کلاستر منگنز اکسید قرار گرفته درون ماتریس پروتئینی فتوسیستم ii سنتز شد. این ترکیب فعالیت کاتالیزوری بسیار موثری برای واکنش اکسایش آب با اضافه ولتاژ 40 میلی ولت در نزدیکی ph خنثی و با پایداری بالا از خود نشان می دهد. در بخش سوم، با الهام از اسیدهای آمینه اطراف کلاستر منگنز- کلسیم اکسید در فتوسیستم ii، منگنز- کلسیم اکسیدهای لایه ای (mncaox) در محیط های پپتیدی پلی گلوتامیک اسید (pga)، g7hv8 و g7hv6t2 سنتز شدند و از لحاظ کاتالیزوری و ساختاری مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعات sem، tem، dls و طیف سنجی uv-vis تشکیل نانوساختارهای mncaox را در هر سه محیط پپتیدی تایید می کنند. ترکیب mncaox-pga بر روی سطح الکترود پایدار نیست، بنابراین در مورد فعالیت کاتالیزوری آن نظر قاطعی نمی توان داد. ترکیب g7hv8- mncaox به اضافه ولتاژ 40 میلی ولت برای اکسایش آب روی سطح الکترود fto و 90 میلی ولت روی سطح الکترود pt در ph نزدیک به خنثی نیاز داشت. همچنین، ترکیب g7hv6t2-mncaox در شرایط مشابه، اضافه ولتاژ 240 میلی ولت را برای کاتالیز واکنش اکسایش آب به کار می برد. فصل دوم فصل دوم به مطالعات طبقه بندی اختصاص دارد. در بخش اول، روش غیرنظارتی تحلیل مولفه اصلی و روش های نظارتی حداقل مربعات جزیی - تحلیل افتراقی و شبکه عصبی کهنن نظارتی جهت طبقه بندی ساختارهای مختلف dna (50 نمونه) شامل ساختارهای تک رشته ای، دو رشته ای، سه رشته ای، چهار رشته ای و نمونه های مخلوط در پنج کلاس براساس طیف دورنگی دورانی آن ها مورد بررسی قرار گرفتند. نمونه ها به سه سری آزمایش، ارزیابی و آزمون تقسیم شدند. در ادامه، روش آنالیز وزن ها برای پیش بینی نمونه های شامل ساختارهای مخلوط dna به کار رفت. برای این هدف، شبکه انتشار متقابل ده بار اجرا و میانگین وزن های خروجی مربوط به هر کلاس محاسبه شدند و برای پیش بینی نمونه های آزمون (نمونه های مخلوط) به کار رفتند. در بخش دوم، ساختارهای مختلف dna در هفت کلاس قرار گرفتند، به طوری که ساختارهای مختلف دو رشته ای و نیز چهار رشته ای در دو کلاس متفاوت جای داده شدند. همانند بخش قبل، نمونه ها به سه سری آزمایش، ارزیابی و آزمون تقسیم شدند. سپس، روش های غیرنظارتی تحلیل مولفه اصلی و نظارتی حداقل مربعات جزیی- تحلیل افتراقی برای ساخت مدل و طبقه بندی مورد استفاده قرار گرفته است. در ادامه شبکه xy-جوش خورده برای محاسبه وزن های خروجی مربوط به نمونه های مخلوط (سری آزمون) و پیش بینی آن ها به کار رفت.