اصطلاح بالک نانوکریستال به دسته ای از مواد بلوری یا بی شکل اطلاق می شود که شامل میزان قابل توجهی کریستال های نانومتری می باشند. چنین ساختار هایی خواص فیزیکی و مکانیکی منحصربفردی را از خود نشان می دهند بطوریکه پیش بینی می شود این مواد به یکی از خوش آتیه ترین و پر کاربردترین مواد نانوساختار در مهندسی تبدیل خواهند شد. یکی از روش های معرفی شده در ساخت مواد بالک نانوکریستال، روش انجماد از فاز مذاب تحت تبرید در برخی مواد می باشد. در این روش، پارامتر انرژی فصل مشترک جامد مایع، بعنوان سد انرژی جوانه زنی نقش بسیار مهمی را بازی می نماید و فهم نقش دقیق آن در تشکیل نانوکریستال ها بسیار حائز اهمیت می باشد.. علی رغم آزمایشات فراوان انجام شده اندازه گیری انرژی فصل مشترک در تحت تبریدهای مختلف بدلیل مشکلات اندازه گیری همواره در پاره ای از ابهام می باشد. در این تحقیق ازروش دینامیک مولکولی بعنوان ابزاری قدرتمند در شبیه سازی های اتمی برای اندازه گیری انرژی فصل مشترک استفاده شد و تغیرات انرژی فصل مشترک جامد مایع در تحت تبریدهای مختلف بررسی شد. نتایج اندازه گیری های بدست آمده یک مدل غیر کلاسیک را معرفی می نمایند. در پایان نتایج بدست آمده با تئوری های کلاسیک و غیر کلاسیک موجود مقایسه گردید.

رفتار برخورد ذرات ترد در مقیاس نانو یک موضوع بحث انگیز در روش های پاشش جدید نظیر پاشش ایروسول و پاشش سرد محسوب می شود. لذا در این پژوهش به کمک شبیه سازی به روش دینامیک مولکولی به بررسی این موضوع پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا یک ماده ترد به کمک کاهش شعاع موثر در تابع پتانسیل لناردجونز به منظور ایجاد رفتاری ترد در ماده تعریف شد. پس از توصیف ماده ترد شبیه سازی رفتار برخورد ذرات به ازای مهمترین متغیرهای پاشش ایروسل یعنی اندازه ذره و سرعت پاشش انجام گردید. نتایج بدست آمده از این شبیه ساز ی ها نشان داد چنانچه اندازه ذرات پاششی از یک مقدار بحرانی کوچک تر گردد، ذرات ترد به جای نشان دادن رفتار شکست دچار تغییرشکل پلاستیک و اتصال با زیرلایه خواهند شد. این نتایج همچنین نشان داد تغییرشکل پلاستیک ذرات همچنین باعث ایجاد یک ساختار نانوبلور دردرون ذره می شود، پدیده ای که در آزمایش های تجربی پاشش ایروسول نیز مشاهده شده است. درپایان شرایط پاشش مناسب برای تغییرشکل پلاستیک ذره و اتصال آن با زیرلایه با ارایه یک مدل تحلیلی که تاثیرات اندازه ذره و انرژی سطحی ذرات در آن در نظر گرفته شده است ارایه گردید. نتایج این مدل تحلیل به صورت یک نقشه انتخاب متغیر های پاشش نظیر سرعت پاشش و اندازه ذره خلاصه شده است که به کمک آن می توان پوشش هایی از ذرات ترد را بطور موفق در دمای اتاق ایجاد نمود. این پنجره همچنین قابل استفاده جهت پاشش ذرات ترد در روش های پاشش ایروسول و حتی روش پاشش سرد می باشد.