چکیده در این پایان نامه، خواص پیوندهای هیدروژنی در جفت بازهای dna (گوانین- سیتوزین و آدنین- تیمین) در حلال های آب، متانول و کلروفرم، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مطالعه شدند و نتایج به دست آمده مقایسه شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. شبیه سازی های دینامیک مولکولی انجام شده نشان دادند که حلال های آب و متانول بر پیوندهای هیدروژنی جفت باز گوانین- سیتوزین، نسبت به جفت باز آدنین- تیمین، تأثیر بیش تری دارند. به این صورت که در سیستم های آدنین- تیمین در حلال های آب و متانول ساختارهای انباشته ی بیش تری مشاهده می-شود. در جفت باز گوانین- سیتوزین، محتمل ترین تعداد پیوندهای هیدروژنی بین جفت بازها، در حلال های آب و متانول صفر است. در آدنین- تیمین، محتمل ترین تعداد پیوند هیدروژنی در آب صفر است، اما در متانول این تعداد برابر با یک است. در حلال کلروفرم، پیوندهای هیدروژنی در طول شبیه سازی ها، برای هر دو جفت باز گوانین- سیتوزین و آدنین- تیمین نمی شکنند.

دراین مطالعه، جذب سطحی هیدروژن و دی اکسیدکربن بر روی نانولوله های کربنی مختلف با استفاده از دینامیک مولکولی، شبیه سازی شده است. سیستم اصلی با استفاده از مدل لنارد ـ جونز و با فرض اینکه مولکول های گاز اجسامی صلب هستند، مدلسازی شده است. شبیه سازی ها در چندین دما و فشار مختلف انجام شده و میزان پوشش جزئی، گرمای جذب و آنتروپی به دست آمده است. اثر دما و فشار بر خواص ذکر شده بررسی شده است. نتایج به دست آمده، جذب ضعیف هیدروژن در دمای محیط را نشان می دهد. در دماهای پایین و فشار های بالاتر، پوشش جذبی افزایش می یابد. روند نتایج با داده های شبیه سازی و تجربی توافق داشته است. تفاوت در بکارگیری نانولوله دو دیواره و تک دیواره و همچنین اثر قطر در نانولوله تک دیواره نیز بررسی شده است. چندین مدل جذب کلاسیکی برای داده های به دست آمده بکار برده شده است. هم دماهای لانگمویر تطابق بهتری با نتایج جذب را به ترتیب در محدوده دمایی پایین داشته است. ضریب خودنفوذی دی اکسید کربن و هیدروژن در نانولوله های تک دیواره خالص و عامل دار شده با گروه های کربوکسیل (-cooh) و (ch3-) و نانولوله دو دیواره خالص نیز، در این مطالعه محاسبه شده است.

روند رو به رشد استفاده از سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای به یکی از چالش های مهم در زمینه ی محیط زیست مبدل شده است. اخیراً جایگزینی و استفاده از گاز هیدروژن به عنوان یک حامل مناسب انرژی و سوخت پاک مورد توجه است و تلاش های زیادی جهت ذخیره سازی ایمن و اقتصادی آن در حال انجام است. در حال حاضر، استفاده از سطوح جامد جاذب و به خصوص مواد بر پایه ی کربن به علت پاره ای محاسن مورد علاقه پژوهشگران است. در این پژوهش نیز جذب هیدروژن بر روی سطح گرافن با نقص های گرافیتی نیتروژن به روش دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا یک ساختار اولیه با الهام از یک نمونه سنتزی به روش نیم تجربی به دست آمده و سپس جذب روی سطح آن به کمک هنگرد nvt در محدوده ی مشخصی از فشار و دما شبیه سازی شده است. برهم کنش بین مولکول های گاز و مولکول های گاز و سطح به کمک پتانسیل ساده لنارد-جونز (12-6) توصیف شده است. تأثیر دما و فشار بر روی جذب مطلق و اضافی نشان داده شده و اثر نوع نقص، تعداد لایه و فاصله لایه بر روی جذب مطالعه شده است. به کمک یک رویه، درجه ی تأثیر دما و فشار بر روی انواع جذب تک لایه، چند لایه و اضافی بدست آمده و دما و فشار اشباع برای انواع ذکر شده ی جذب، به جهت کیفی مقایسه شده اند. مقادیر گرمای ایزوستری جذب، انرژی پیوندی و روند تغییرات qst در محدوده های پوشش کم و زیاد گزارش شده و به کمک دو پارامتر ساختاری و ترمودینامیکی گاز جذب شده، روند تغییر فاز بررسی و در مورد جایگاه های جذبی توصیفی ارائه شده است. در انتها، هشت مدل جذبی بر روی داده های به دست آمده از جذب تک لایه و چند لایه برازش شده و دو مدل برتر جهت توصیف این داده ها، معرفی شده اند.

در این پروژه پیوند هیدروژنی در سیستم آب- متانول با استفاده از مونت کارلوی تغییری مطالعه شد. از آنجا که دو پیکربندی برای کمپلکس آب- متانول وجود دارد، محاسبات aim برای تشخیص کمپلکس پایدارتر انجام شد. با استفاده از این محاسبات مشخص شد که در سیستم آب-متانول هنگامی که آب دهنده پیوند هیدروژنی است، کمپلکس پایدارتر است. پیش از انجام محاسبات ساختار کمپلکس و مونومرهای مرتبط به آن با سطح محاسباتیb3lyp/6-31++g** بهینه شد. محاسبات هارتری- فاک وابسته به زمان روی ساختارهای بهینه شده انجام شد. تابع موج حاصل با استفاده از روش حداقل کردن واریانس و محاسبات مونت کارلوی تغییری بهینه شد. انرژی محاسبه برای سیستم ها به مقادیر تجربی نزدیک بود.برهمکنش های الکترون- الکترون و الکترون- هسته در فاکتور جسترو لحاظ و از آنجا که محاسبات مونت کارلوی کوانتومی وقت گیر هستند از شبه پتانسیل هارتری- فاک استفاده شد. مقدار انرژی همبستگی محاسبه شده 05/0 هارتری بود. از دیگر کمیت های محاسبه شده ممان دوقطبی بود که به مقدار تجربی نزدیک بود. همچنین انرژی پیوند هیدروژنی در مقادیر مختلفی از فواصل o…h و o…o محاسبه شد و با استفاده از حداقل انرژی بهترین فاصله برهمکنش به دست آمد .

در این رساله، ترابرد الکترون در سیم های مولکولی پایه بنزن که به دو الکترود طلا با ساختار اتمی متصل هستند، بررسی شده است. محاسبات در چارچوب نظریه توابع گرین غیرتعادلی همراه با نظریه تابعی چگالی انجام شده است. ساختار سامانه های الکترود-مولکول-الکترود به طور کامل بهینه شده است. ساختارهای اتمی بهینه شده و مجموعه توابع پایه سطح بالا برای تمامی بخش های اتمی موجب همگرایی خوب محاسبات گردید. هدف اصلی ما بررسی اثر نوع اتم اتصال دهنده ی مولکول به الکترودها و نیز اثر اتصال استخلاف ها بر روی ویژگی های ترابردی سیم مولکولی است. یافتن اتم یا گروه اتصال دهنده مناسب و ساختن پیوندگاهی که ضمن پایداری ساختار، رسانش بالایی داشته باشد، موضوعی اساسی در الکترونیک مولکولی است. اتصال مولکول بنزن به صفحه های طلا به کمک دو اتم متفاوت گوگرد و سلنیوم صورت گرفته است. نتایج محاسبات روشن ساخت که بهترین اتم اتصال دهنده به بازه ولتاژی مورد نظر بستگی دارد. مقدار میانگین رسانش در ولتاژ صفر و ولتاژهای پایین با اتم اتصال دهنده سلنیوم سه برابر بزرگ تر از اتصال آن با اتم گوگرد است. اما در ولتاژهای بالاتر این روند وارونه می شود و گوگرد اتصال دهنده بهتری می شود. استفاده از استخلاف های مختلف بر روی مولکول های ساده به منظور کنترل عملکرد آن ها، گام ابتدایی برای ساخت ابزارهای الکترونیکی مقیاس نانو است. در ادامه به بررسی اثر اتصال گروه های استخلافی آمین و هیدروکسیل به سیم مولکولی ساخته شده از مولکول بنزن پرداخته ایم. به دلیل پاسخ نامتقارن توزیع بار اوربیتال های مولکولی نسبت به قطبش های مثبت و منفی، ساختار دارای استخلاف آمین رفتار یکسوسازی نشان داد اما در مورد استخلاف هیدروکسیل که قدرت الکترون دهندگی کمتری دارد، عدم تقارن یا یکسوسازی مشهودی در نمودارهای مشخصه جریان برحسب ولتاژ دیده نشد. همچنین با اتصال این گروه ها مقدار جریان گذرنده از سیم افزایش یافت و در مورد هر دو استخلاف یک قله و دره در ولتاژ مثبت در نمودار مشخصه جریان بر حسب ولتاژ دیده شد.

گرافن دارای ساختاری با پیوند کووالانسی و هیبرید sp2 است که از خود خواص ساختاری و الکترونی ویژه ای نشان می دهد. گرافن یک شبه فلز با گاف انرژی صفر است. جایگذاری کربن های گرافن با بور و نیتروژن در نهایت منجر به تشکیل ساختار عایق شش گوشه نیترید بور می شود. نیتروژن شامل یک الکترون اضافه نسبت به کربن است و بور یک الکترون از کربن کمتر دارد، بنابراین، وقتی n و b به طور مستقیم به جای اتم های کربن در شبکه گرافیتی قرار بگیرند، خواص الکترونی جدیدی انتظار می رود. bxcynz یک مخلوط میانی با ترکیبی از گرافن و ساختار شش گوشه نیترید بور است که از خود خصلت نیمه رسانایی نشان می دهد که میزان پایداری و گاف انرژی ساختار وابسته به چیدمان اتم ها و نسبت استوکیومتری آنهاست. پایدارترین ساختار هنگامی به دست می آید که پیوندهای b-n و c-c دارای بیشترین تعداد است. جهت مطالعه خواص الکترونی، چهار ساختار با استوکیومتری های b3c2n3 و bc2n به عنوان پایدارترین ساختار انتخاب شد. گاف انرژی این ساختارها بیشتر از 1 و کمتر از 3 الکترون ولت به دست آمد که نشان دهنده خصلت نیمه رسانایی این ساختارها است. در ادامه کار جذب هیدروژن بر روی این ساختارها بررسی شد و خواص الکترونی آنها بدست آمد. به طور کلی مشاهده شد که با جذب هیدروژن گاف انرژی افزایش یافته و همچنین پایداری ساختارها کاهش می یابد. در مرحله سوم کار با ایجاد نقص هیدروژنی بر روی یکی از پایدارترین ساختارهای بدست آمده، خواص الکترونی آن را بررسی کردیم. این نقص ها به صورت: (الف) حذف هیدروژن متصل به اتم کربنی که متصل به اتم بور بوده است، (ب) حذف هیدروژن متصل به اتم کربنی که متصل به اتم نیتروژن بوده است، (ج) حذف هیدروژن متصل به بور و (د) حذف هیدروژن متصل به نیتروژن انجام گرفت.

چکیده با استفاده از روش تابعی دانسیته، برهمکنش بین مولکولهای کوچک مانند متانول، اتانول و ترکیبات حلقوی چون بنزن، تیوفن و پیریدین و اتمهای فلزی قلیایی، لیتیم، سدیم و پتاسیم را روی سطح صفحه گرافنی، صفحه ای با 7 حلقه بنزنی به نام کورونن، مورد بررسی قرار داده ایم. برهمکنش بین مولکولهای الکل و صفحه گرافن از نوع برهمکنش های واندروالسی است که جذب و برهمکنش بسیار ضعیفی با صفحه گرافن نشان می دهد. سیستم الکل و گرافن تغییراتی در ساختارالکترونی صفحه گرافن پس از جذب ایجاد نمی کند. برهمکنش مولکولهای متانول و اتانول با سطح به مقدار بسیار کمی به جایگاه جذب بستگی دارد. عمدتاً این مولکولها ترجیح می دهند از سمت اتم هیدروژن با صفحه گرافن بر همکنش ایجاد کنند. فلزات در مرکز جرم صفحه کورونن، در واقع در مرکز و بالای حلقه وسط، بهترین جذب را از لحاظ انرژی دارا هستند و پایدارترین ساختار برای این نوع برهمکنش ها بدست آمده است. فلزات برهمکنش های یونی با صفحه دارند و تغییرات بسیار کوچکی در ساختار الکترونی بوجود می آورند. فلزات قلیایی در لایه والانس تک الکترون دارند و این الکترون می تواند اسپین بالا و پایین را اتخاذ کند. اوربیتال مولکولی آلفا بیشترین تغییر را در ساختار الکترونی گرافن ایجاد می کند و گاف انرژی را کاهش می دهد و جذب شیمیایی بین فلزات و صفحه گرافن رخ می دهد. ترکیبات حلقوی مانند بنزن، تیوفن و پیریدین برهمکنش ضعیفی از نوع واندروالسی با صفحه گرافن ایجاد می کنند. پیریدین و بنزن تغییراتی را در ساختار الکترونی بوجود می آورد و گاف انرژی را افزایش می دهد. این مولکولها اغلب به صورت عمودی روی سطح گرافن، بهترین ساختار را دارا هستند. تیوفن در مقایسه با بنزن و پیریدین برهمکنش قوی تری با صفحه گرافن دارند. در کل الکلها و مولکولهای حلقوی از طریق جذب فیزیکی روی سطح صفحه گرافن جذب می شوند و تغییراتی را در ساختار الکترونی گرافن پس از جذب ایجاد نمی کنند.

امروزه به علت مشکلات پیش آمده در زمینه مصرف سوخت های فسیلی از جمله تولید گاز های گلخانه ای که منجر به گرم شدن کره ی زمین می شود و همچنین منابع اندک این سوخت ها محققان به دنبال جایگزین مناسب هستند. از جمله جایگزین های مورد استفاده گازهای فشرده ی طبیعی (cng) هیدروژن و دی اکسید کربن است که به طور وسیعی مورد مطالعه قرار گرفته اند. امروزه برای ذخیره-سازی گازهای مختلف از جمله هیدروژن روش های متعددی بیان می شود از جمله آنها استفاده از جاذب های جامد، نانوساختارها و ... است. در پژوهش صورت گرفته، جذب گاز هیدروژن بر روی سطوح بور نیتروژن دار شده ی گرافن با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار اولیه گرافن بور نیتروژن-دار شده با استفاده از منابع و مطالعات تجربی انجام شده انتخاب شده و جذب گاز بر روی آن در محدوده مشخصی از دما و فشار صورت می گیرد. پتانسیل لنارد - جونز جهت توصیف برهمکنش های بین مولکولی از جمله گاز- جاذب و گاز- گاز استفاده شده است. تاثیر تعداد لایه ها و همچنین فاصله بین لایه ها بر روی میزان جذب مطالعه شده است. دما و فشار اشباع برای انواع مدل های جذبی به طور کیفی بررسی شده است. گرمای ایزوستری جذب، انرژی پیوند، تغییرات گرمای جذب برای انواع پوشش ها دنبال شده است. همچنین به کمک پارامترهای ترمودینامیکی و ساختاری گاز جذب شده روند تغییرات فاز بررسی شده است. همچنین چندین مدل جذبی بر روی داده های بدست آمده برازش شده است.

پروتئین هومئودومن غنی از پرولین proline-rich homeodomain (prh) یک پروتئین تنظیمی است که با اتصال به توالی خاصی از dna فرایند رونویسی را کنترل می کند. در این تحقیق، برهمکنش پروتئین prh و dna در سطح اتمی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی در مقیاس نانو بررسی شده است. در بخش اول این رساله، ابتدا کمپلکس prh-dna مدل سازی شده و تغییرات ایجاد شده در پروتئین prh و ساختار dna در طی اتصال به یکدیگر و تشکیل کمپلکس prh-dna مطالعه شده است. بررسی های ساختار دوم پروتئین prh نشان می دهد که ساختار دوم غالب در این پروتئین، مارپیچ آلفا می باشد. در ادامه برهمکنش های از نوع پیوند هیدروژنی (مستقیم و به واسطه آب) که منجر به تشکیل کمپلکس می شود ارزیابی شده است. با توجه به اهمیت مولکول های آب در سیستم های زیستی، دینامیک مولکول های آب در سطح مشترک کمپلکس بررسی شده است. شبیه سازی ها نشان می دهد که کدامیک از پیوندهای هیدروژنی در تشکیل کمپلکس prh-dna نقش موثرتری دارد. به علاوه، پیوندهای هیدروژنی محاسبه شده با نتایج تجربی توافق دارد. در بخش دوم رساله، با ایجاد جهش در جفت بازهای dna (gc?at و ta?gc) و ایجاد کمپلکس های جهش یافته، خواص دینامیکی و ترمودینامیکی کمپلکس های طبیعی و جهش یافته بررسی شده است. همچنین شبکه پیوندهای هیدروژنی (مستقیم و غیر مستقیم) در هر 3 کمپلکس محاسبه شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. بررسی ها نشان می دهد که تعداد و همچنین درصد اشغال پیوندهای هیدروژنی مستقیم و به واسطه آب در کمپلکس طبیعی بیشتر از کمپلکس های جهش یافته است. در ادامه، اختلاف انرژی آزاد اتصال 3 ساختار dna به پروتئین prh، با استفاده از روش انتگرالگیری ترمودینامیکی محاسبه شده و به بررسی پایداری کمپلکس های طبیعی و جهش یافته پرداخته شد. بررسی محاسبات انرژی آزاد نشان می دهد که کمپلکس طبیعی پایدارتر از کمپلکس های جهش یافته و کمپلکس m1 پایدارتر از کمپلکس m2 است. نتایج به دست آمده در بخش دوم رساله، درستی مدل انتخاب شده در بخش اول را تأیید می کند.

در این پروژه سعی بر بررسی ساختارهای نانوسیم سلنیم تک دیواره که شامل 21 اتم که به صورت رشته های سه تایی سلنیم بگونه ای که یک رشته در مرکز و 6 رشته در اطراف آن است و نانوسیم سلنیم دودیواره که شامل 12 رشته در اطراف تک دیواره است، پرداخته شد. در بخش اول که بر مبنای دینامیک مولکولی آغازین در چار چوب نظریه تابعی چگالی و شبه پتانسیل موج تخت انجام شد، سعی بر مطالعه خواص الکترونی نانوسیم ها از جمله ساختارهای نواری، چگالی حالت، هدایت آن و بررسی اوربیتال های مولکولی و تفسیر گاف های انرژی ( فاصله تراز lumo-homo) شد که بیانگر نیمه رسانا بودن وخواص الکترونی جالب است. با بدست آوردن ساختارنواری برای نانوسیم سلنیم تک دیواره و دودیواره و مقایسه گاف های انرژیشان با یکدیگر، مشاهده شد که با افزایش قطر لایه ها، فاصله تراز homo-lumo کاهش می یابد در حالی که طبیعت پیوندها تغییر نمی یابد و هر دو نیمه رسانا باقی می مانند. هنگامی که نانوسیم ها با سلنیم بالک و هگزاگونال مقایسه می شود،مشاهده می کنیم که برخلاف نانوسیم ها که بردار k در جهت z درحرکت است،در اینجا در جهتهای متفاوت و متنوع مورد بررسی قرارگرفته می شود و با حرکت از سمت سلنیم هگزاگونال به سمت نانوسیم و بالک، کاهش گاف انرژی را مشاهده می کنیم.در بخش دوم کار که برمبنای نظریه تابعی چگالی ترکیب شده با تابع گرین است، به مطالعه مشخصات انتقال الکترونی نانوسیم سلنیم را در میان الکترودهای طلا از جمله بررسی هدایت تعادلی و یکسوکنندگی آن پرداخته شد که نشانگر هدایت بسیار بالا و یکسوکنندگی جزئی است که برای اثبات درستی نتایج هامیلتونی خودسازگار تصویر شده مولکولی، طیف عبور، دانسیته حالت و دانسیته حالت تصویرشده را بدست آوردیم که نشان بر درستی نتایج حاصله بود. در این قسمت بدلیل حجم زیاد و سنگین محاسبات برای دودیواره،کلیه محاسبات تنها برای نانوسیم سلنیم تک دیواره مورد بررسی قرارگرفته می شود. و در انتهای کار نانوسیم را در میان الکترودهای خود سلنیم قرار دادیم که رفتار نمایی مشاهده شده نشان از هدایت بالا آن است.

خواص ساختاری و الکترونی نانولوله های کربنی دو دیواره (13,0)@(6,0) ،(13,0)@(6,0)/nh2 و (13,0)@(6,0)/ coohبا استفاده از روش نظریه تابعی دانسیته مورد بررسی گرفته است. نتایج نشان می-دهد نانولوله کربنی دو دیواره خالص (13,0)@(6,0) فلزی است. با عامل دار کردن نانولوله کربنی دو دیواره، انحرافات موضعی در دیواره نانولوله بیرونی در جهت محور شعاعی بوجود می آید. ساختارهایی که بدست می آیند، (13,0)@(6,0)/nh2 و(13,0)@(6,0)/ cooh، تغییرات ساختاری معناداری را به نمایش می گذارند؛ (13,0)@(6,0)/nh2 یک نیمه فلز است و (13,0)@(6,0)/ coohیک نیمه هادی با یک گاف انرژی کوچک است. در (13,0)@(6,0)/nh2 ، حالت الکترونی جدیدی بوجود می آیند و روی دیواره بیرونی و گروه عاملی توزیع می شوند؛ این توزیع حالت ها بر اساس انتقال الکترون از نانولوله درونی به سمت گروه –nh2 توضیح داده می شود. در (13,0)@(6,0)/ cooh نیز حالات جدیدی بوجود می آید و روی نانولوله داخلی توزیع می شود، اما انتقال بار معناداری بین نانولوله داخلی و گروه عاملی –cooh رخ نمی دهد. این نتایج بر این نکته تأکید دارد که انحراف موضعی ساختار اتمی روی نانولوله کربنی دو دیواره که با عامل دار کردن دیواره نانولوله رخ می دهد، می تواند ساختارهای الکترونی نانولوله های کربنی دو دیواره را تغییر دهد. در بخش دوم تحقیق، محاسبات dft برای مطالعه خواص الکترونی و انرژی جذب اتم لیتیم روی نانولوله کربنی تک دیواره خالص(8,0) و عامل دار شده با گروه های –nh2 و –cooh ((8,0)/nh2 و (8,0)/cooh )انجام شده است. نتایج نشان می دهد که انرژی جذب اتم لیتیم در داخل و بیرون نانولوله کربنی (8,0) تفاوت زیادی با هم ندارند. در این نانولوله ها، انتقال بار از اتم لیتیم به سمت نانولوله صورت می گیرد. هنگامی که نانولوله کربنی با گروه های –nh2 و –cooh عامل دار می شود، موقعیت-های مختلفی اطراف گروه عاملی برای جذب اتم لیتیم بوجود می آید. انرژی جذب اتم لیتیم در این نانولوله های عامل دار شده برای تمام موقعیت ها بیشتر از انرژی جذب اتم لیتیم بر روی نانولوله کربنی خالص است. هنگامی که اتم لیتیم در نانولوله های (8,0)/nh2 و (8,0)/cooh دوپ می شود، گاف انرژی بزرگتری بین نوار ظرفیت و هدایت بوجود می آید، در نتیجه جذب اتم لیتیم بر آن ها باعث کاهش هدایت در نانولوله می شود.

در این پژوهش، ابتدا خواص ترمودینامیکی و مکانیکی نانولوله های کربن، فولرن، گرافن تحت شرایط دمایی و فشاری "کلوخه سازی پلاسمای جرقه ای"(که دما و فشار بالا است)، با استفاده از شبیه سازی دینامیک ملکولی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای ساختارهای اولیه بر اساس منابع و مطالعات تجربی انجام شده، انتخاب شده است. در ادامه کار جذب ملکول هیدروژن بر روی سه ساختار فوق، تحت شرایط کلوخه سازی پلاسمای جرقه ای هم مطالعه شده است. پتانسیل لنارد-جونز جهت توصیف برهم کنش های بین ملکولی استفاده شده است. تاثیر دما و فشار بالا بر روی ظرفیت گرمایی در حجم و فشار ثابت و تاثیر آن روی خواص مکانیکی از جمله ضریب یانگ مدول مطالعه شده است. در این شرایط، این خواص(ظرفیت گرمایی در حجم و فشار ثابت) روند افزایشی دارند و سپس تغییرات خیلی آهسته صورت می گیرد. در ادامه برای مطالعه جذب، میزان جذب و پوشش جذبی و گرمای ایزوستری جذب به دست آمده است. این نانوساختارها به علت سطح جذبی زیاد قادرند مقدار زیادی از هیدروژن را در خود ذخیره کنند.

امروزه ساخت دسته جدیدی از قطعات الکترونیکی مانند سیم های کوانتومی و حافظه های مولکولی با رفتارهای ویژه و قابل توجه از مهمترین فناوری های پیشرفته در توسعه نانو محسوب می شود.محققین بسیاری رسانش دستگاه های مزوسکوپیک وعمدتاً دستگاه های مولکولی ساندویچ شده بین دو الکترود فلزی را بررسی کرده اند و پدیده هایی همچون سوئیچ زنی و تقویت کنندگی را در این رساناهای مولکولی مشاهده کرده اند و تلاش کرده اند تا قطعات الکترونیکی همچون دیودها، ترانزیستورها و سلول های دارای حافظه را با استفاده از مولکول ها بسازند. درچنین دستگاه هایی بررسی پدیدهرسانش به روش نیمه کلاسیکی (معادله بولتسمان) با توجه به هم مرتبه بودن طول پویش الکترون واندازه مولکول موفق نبوده وسیمای کوانتومی بودن مسئله را بیشتر جلوه می دهد. رهیافت تابع گرین غیر تعادلی نظریه میکروسکوپی انتقال کوانتومی در حضور برهم کنش است. اگر فرایندهای غیر همدوس وجود نداشته باشند این رهیافت معادل رهیافت لانداورـبوتیکر می شود، اما اگر فرایند های پراکندگی همچون الکترون ـفونون موجب برهم زدن همدوسی شوند می توان از تابع گرین غیرتعادلی استفاده کرد. در این حالت خاص رهیافت لانداورـبوتیکر استخراج خواهد شد. در این مورد، ویژگی های انتقال الکترونی با استفاده از روش های نظریه تابعی چگالی ترکیب شده با تابع گرین غیرتعادلی در اتصالات مولکولی مبتنی بر دی فنیل اتینیلن بررسی شد. اثر جانشینی گروه های دهنده و کشنده الکترونی در موقعیت اورتو ومتای مولکولی، سبب تقویت جهت جریان، متناسب با ویژگی این گروه ها شد. در ادامه با انتخاب گروه و موقعیت مناسب، علاوه بر تقویت یکسوکنندگی، مقاومت دیفرانسیلی منفی مشاهده شد، که به صورت کاملی شناسایی شد.افت شدید ضریب عبور و چگالی حالت های انرژی در تراز فرمی وجابجایی و جایگزیدگی آنها در پنجره انتگرالگیری، دلایل مهمی در ظهور مقاومت دیفرانسیلی منفی معرفی شدند. در انتها، مکانیسم رسانش نمونه ای از اتصالات مولکولی بررسی شد که نشان داد، در این مورد مشخصه انتقال الکترونی، در دماهای پایین از تونل زنی همدوس غیر وابسته به دما و در دماهای بالاتر از آن از رفتار جهشی غیرهمدوس وابسته به دما پیروی می کند.

نانوساختارهای بور، cnhn، bc2n و cxny به عنوان ساختارهای نیمه هادی برخلاف نانو لوله های کربنی به صورت کامل مورد مطالعه ساختاری و الکترونی قرار نگرفته اند. برای این نانو لوله ها اطلاعات نسبتاً کمی در دسترس است. هدف از این رساله استفاده از نظریه تابعی چگالی اسپین قطبیده به منظور بدست آوردن ویژگی های الکترونی و ساختاری نانوساختارهای ذکر شده است. در بخش اول پروژه، جذب گازهای مختلف بر روی نانو لوله بور مطالعه شد. مشخص شد که اکسیژن تأثیر شگرفی بر روی خواص الکترونی این نانو لوله دارد. در ادامه صفحه cnhn که گرافَن نامیده می شود مورد مطالعه ساختاری و الکترونی قرار گرفت. مطالعه اثرات جایگزینی و نقص در این ساختار نشان داد که ناخالصی بور و نیتروژن به ترتیب نیمه هادی نوع p و n ایجاد می کنند. به علاوه، نقص استون والز و تهیجا بر روی ساختار الکترونی باعث ایجاد نیمه هادی نوع n می-شود. در بخش سوم، نانو لوله bc2n را مطالعه کردیم. بعد از پیدا کردن پایدارترین چینش برای این استوکیومتری، اتم تیتانیوم را در جایگاه های مختلف بر روی نانو لوله جذب کردیم. مشخص شد که بهترین جایگاه برای جذب اتم تیتانیوم در وسط حلقه ای است که از شش اتم کربن تشکیل شده باشد. در مرحله بعد، ترکیب تیتانیوم و نانو لوله به عنوان ذخیره کننده گاز هیدروژن مورد مطالعه قرار گرفت. این کمپلکس توانایی جذب 8% وزنی گاز هیدروژن را دارد. در بخش آخر، نانو لوله های cxny(x=3, n=1,4) مطالعه شد. اثرات نقص و ناخالصی بر روی خواص الکترونی و ساختاری این نانو لوله ها بررسی شد. در نانو لوله c3n چهار نوع متفاوت با نقص استون والز برحسب خواص الکترونی و ساختاری پدیدار شد. چرخش پیوند جانبی n-c مطلوب ترین چرخش در این نقص است. نقش نقص تهیجا نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که حذف اتم کربن از اتم نیتروژن پایدارتر است. در ادامه خواص الکترونی و ساختاری ساختار نقص دار نانو لوله g-c3n4 مطالعه شد. به هنگام حذف شدن اتم، بازسازی پیوند در محل نقص اتفاق می افتد. همچنین نقش چرخش پیوند c/n بر روی خواص ذکر شده مطالعه شد. نتایج مشخص ساخت که چرخش پیوندn1-c3 پایدارترین چرخش است.

دیودهای نورگسیل پلیمری (pleds) به طورکلی از چند لایه ی آلی پلیمری تشکیل شده اند که روی هم قرار گرفته و با اعمال ولتاژ به آنها، می توان از آنها نور گرفت. این منابع نوری ویژگی های منحصربه فردی دارند که همین ویژگی ها منجر به کاربردهای مختلف آنها شده است. مهم ترین کاربرد این منابع استفاده از آنها در ساخت صفحه نمایش هاست. صفحه نمایش های ساخته شده از این قطعات، در ولتاژهای پایین کار می کنند، می توانند انعطاف-پذیر باشند، زاویه ی دید گسترده ای دارند، سبک هستند، وضوح رنگ بالایی دارند و ... . مجموعه ی این ویژگی ها باعث شده است که این قطعات نورگسیل از جایگاه خاصی در پژوهش و صنعت برخوردار باشند. در همین راستا در این پروژه، سه قطعه ی نورگسیل پلیمری تک لایه ساخته شده است. مطالبی که در فصول مختلف این پروژه عنوان می گردند، به شرح زیرند: در فصل اول، مباحثی پیرامون ساختارهای نورگسیل به صورتی کلی مطرح می شود. در فصل دوم، قطعات نورده با جزئیات بیشتر مورد بررسی قرار می گیرند و فرآیندهای فیزیکی حاکم بر عملکرد این قطعات به تفصیل بیان می شود. هم چنین موادی که در ساخت این قطعات بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند همراه با چند فعالیت نوین که در زمینه ی طراحی این قطعات در چند سال اخیر صورت پذیرفته، به عنوان نمونه بیان می شود. فصل سوم به معرفی دسته ی پلیمری ppv اختصاص دارد. در فصل چهارم مباحثی مربوط به انجام محاسبات کوانتومی روی مولکولها و یافتن سطوح انرژی آنها مطرح می گردد. هم چنین نتایج محاسبات انجام شده در برنامه ی گاوسین روی پلیمرهای مورد استفاده در این پروژه ارائه می شود. فصل پنجم به ساخت قطعات نورگسیل اختصاص دارد. در این فصل شرح مراحل ساخت این قطعات عنوان شده و آنالیزهای طیفی مربوط به آنها نیز ارائه می گردد. کلمات کلیدی: دیودهای نورگسیل پلیمری، پلیمرهای رسانا، ساختارالکترونی، گاف انرژی، بازترکیب

در این پایان نامه، اثر نقص استون- والز بر ویژگی های ساختاری و الکترونی نانولوله های bc3-(4،0) مورد مطالعه قرار گرفت. چهار نوع نقص استون- والز در این نانولوله ها امکان پذیر است که به صورت sw-cc-a، sw-cc-c، sw-cc-c، sw-bc-a و sw-bc-c نمایش داده شده است. انرژی تشکیل نقص در نانولوله های bc3 در مقایسه با نانولوله های کربنی کمتر است. این امر نشان می دهد که در این نانولوله ها احتمال بیشتری برای تشکیل نقص وجود دارد. محاسبات ساختار نواری الکترونی نشان داد که نانولوله bc3 بدون نقص یک نیمه هادی با گاف نواری مستقیم حدود ev5/0 بین بالاترین نوار والانس با ماهیت ? وپایین ترین نوار هدایت با ماهیت ? است. هم چنین این محاسبات نشان داد که نقص استون- والز در این نانولوله ها تغییرات کمی در دانسیته حالات به وجود می آورد و در نانولوله های sw-cc-c و sw-bc-c (نانولوله هایی که از چرخش 90 پیوند جانبی به وجود آمده اند) تنها گاف نواری اندکی کاهش یافته است. با این وجود، نقص استون- والز در نانولوله sw-cc-a یک حالت ناخالصی در گاف نواری ایجاد می کند و گاف نواری در نانولوله sw-bc-a تقریبا بدون تغییر مانده است. به منظور بررسی جذب و واکنش پذیری دیواره جانبی نانولوله bc3-(4،0) بدون نقص و نقص دار شده با گونه های شیمیایی مختلف( o و o2) محاسبات تابعی دانسیته انجام شد. همان طور که از قبل هم انتظار می رفت، نتایج محاسبه شده نشان داد که نقص های استون- والز در اکثر موقعیت ها فعال تر از موقعیت های بدون نقص هستند. اتم اکسیژن به صورت شیمیایی جذب دیواره نانولوله bc3-(4،0) می شود و تشکیل اپوکسید می دهد. مولکول o2 در حالت پایه به صورت پل روی پیوند b-c ( در نانولوله بدون نقص و نقص-دار شده ) جذب می شود وتشکیل یک حلقه مربع مانند bco2 اعوجاج یافته را می دهد. هم چنین نشان داده شده است که میانگین انرزی یونش موضعی، شناساگر خوبی برای واکنش پذیری نسبی اتم های بور وکربن مختلف در نانولوله های دارای نقص bc3-(4،0) است. به منظور بررسی ویژگی های ساختاری و الکترونی نانولوله های bc3-(4،0) بدون نقص و نقص دار شده ، جذب مولکول nh3 و گروه های عاملی آمینی nh2ch3، nh2ch2och، nh2ch2cooh و nh2cooh روی این نانولوله ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج محاسبه شده نشان دادند که مولکول nh3 می تواند به صورت شیمیایی در بالای اتم بور دیواره نانولوله بدون نقص و نقص دار جذب شود که این جذب همراه با انتقال بار از جذب شونده به این نانولوله ها است. این نتایج در تضاد با مطالعات تجربی و نظری قبلی روی نانولوله های کربنی است که نشان می دهند جذب مولکول nh3 روی نانولوله های کربنی دارای ماهیت فیزیکی است و انتقال بار بسیار کمی حدود (e03/0) از جذب شونده به نانولوله رخ می-دهد]48،49[. نتایج به دست آمده برای جذب گروه های عامل آمینی نشان می دهند که انرژی های جذب، فاصله بین گروه های عاملی و دیواره نانولوله های bc3و انتقال بار از گروه های عاملی به این نانولوله ها همگی وابسته به ماهیت شیمیایی زیر گروهی است که در گروه عاملی وجود دارد. روند انتقال بار و تغییرانرژی جذب در ارتباط با روند توانایی الکترون دهندگی یا الکترون کشندگی این زیر گروه هاست. زیر گروه های با قدرت الکترون کشندگی زیاد عموما منجر به انتقال بار کم تر و انرژی جذب کوچک تر می شود. ساختارهای نواری الکترونی محاسبه شده و دانسیته حالات نشان می دهند که اصلاح شیمیایی نانولوله-های bc3 با گروه های عاملی آمینی عموما می تواند به عنوان یک نوع عامل دار کردن بی ضرر طبقه بندی شود. به عبارت دیگر خواص الکترونی نانولوله های bc3 بدون نقص و نقص دار شده با اصلاح شیمیایی تغییرات کمی پیدا می کند. بنابراین می توان نتیجه گرفت با توجه به این که با جذب مولکول nh3 یا گروههای عاملی دیگر بررسی شده ویژگی های الکترونی حفظ می شود و هم چنین این عامل دار کردن باعث افزایش حلالیت می شود، پس عامل دار کردن شیمیایی این نانولوله ها با nh3 یا گروه های عاملی آمینی راهی موثر برای خالص سازی نانولوله های bc3 است.

در این پایان نامه ساختار محلول گابا در فاز آبی و آلی و برخی خواص ترمودینامیکی در محلول هایی با ‏غلظت های متفاوت از گابا در حلالهای آب و تری فلوئورواتانول بررسی شد. نتایج بخش اول بررسی ها به کمک ‏تحلیل توابع توزیع شعاعی، نشان داد گابا در فاز محلول به دلیل اثر کازموتروپیک منجر به افزایش پیوندهای ‏هیدروژنی و برهم کنش میان مولکول های آب می شود. اما، حضور گابا در تشکیل ساختارهای موضعی دیمری و ‏تریمری مولکول های آب اخلالی ایجاد نمی کند. از طرفی مولکول گابا با شکستن برخی پیوندهای هیدروژنی ‏میان مولکول های آب، خود نیز بر هم کنش قوی هیدروژنی با آنها برقرار می کند و کاملا آب پوشی می شود. در ‏این برهم کنش ها آب نقش دهنده بهتری را نسبت به گابا بازی می کند. می توان گفت افزایش غلظت تری فلوئورواتانول نیز تمامی برهم کنش های میان مولکول های آب و گابا را تقویت می کند. همچنین گابا با این که ‏بر هم کنش قوی ای با مولکول های تری فلوئورواتانول ندارد، بر هم کنش میان مولکول های تری فلوئورواتانول را ‏دستخوش تغییر می کند. به این صورت که متناسب با افزایش غلظت تری فلوئورواتانول تا کسر مولی 0.14 شاهد ‏افزایش ارتفاع بر هم کنش ها هستیم و پس از آن تا محلول خالص بر هم کنش ها کاهش می یابد. به نظر می رسد ‏در محلول های رقیق از تری فلوئورواتانول غلظت بالای آب در محیط منجر به آبپوشی و شکسته شدن ‏پیوندهای هیدروژنی مولکول های تری فلوئورواتانول می شود. اما، در محلول های غلیظتر طبیعت آبگریزی ‏مولکول های تری فلوئورواتانول بیشتر از تمایل به داشتن پیوند هیدروژنی منجر به تجمع می شود. با استفاده از ‏توابع توزیع شعاعی به دست آمده برخی اطلاعات ساختاری نیز به دست آمد که نشان دهنده فواصل تعادلی ‏میان برخی اتم های مولکول های گابا و آب است. در قسمت بعد با اعمال محدودیت پیچش روی دو زاویه ‏پیچشی ابتدا و انتهای مولکول تغییرات انرژی سیستم را به صورت تابعی از تغییرات دو زاویه پیچشی دیگر ‏بررسی شد که نتیجه نشان داد پایدارترین حالت مربوط به ساختاری است با زوایای پیچشی 155.7- و 62.9- ‏. ‏در انتهای این بخش با محاسبه انحراف جذر میانگین مربع، میزان پایداری ساختار های شبیه سازی ها سنجیده ‏شد. با توجه به افت و خیز مشاهده شده در محدوده قابل قبول، صحت شبیه سازی ها تائید شد.‏ در بخش دوم، بررسی های ترمودینامیکی برای محلول هایی با غلظت های مختلف از گابا در فاز آبی و در ‏محیط تری فلوئورواتانول انجام شد. پتانسیل نیروی میانگین برای محلول ها به عنوان تابعی از فاصله میان مرکز ‏جرم دو مولکول گابا محاسبه شد.‏ منحنی پتانسیل نیروی میانگین محلول های تری فلوئورواتانول مشخصه گونه هایی با بر هم کنش های آبگریز را دارد و شامل چندین کمینه و بیشینه است که نشان دهنده تجمع مولکول گابا در این ‏حلال است. اما، ساختار خود تجمعی قابل توجهی در محیط آبی و به خصوص در غلظت های کم گابا دیده ‏نمی شود. ثابت تجمع تعادلی برای محلول های گابا در محیط تری فلوئورواتانول به مراتب بالاتر از محلول های ‏آبی است. بنابراین، در حضور تری فلوئورواتانول نیاز به انرژی بیشتری برای تفکیک مولکول های گابا است. اما، ‏به طور کلی افزایش غلظت گونه به تنهایی تاثیر مستقیم بر افزایش تجمع ندارد.‏ مطالعات تجربی انجام شده بر روی گابا مدعی است، میزان یادگیری و قدرت حافظه رابطه ‏مستقیمی با غلظت گابا در فضای سیناپسی دارد. هرچه غلظت گابا در فضای سیناپسی بیشتر باشد، پاسخ ‏دهی گیرنده ها بیشتر و قدرت سیناپس برای شکل گیری حافظه جدید بیشتر می شود و از این رو، می تواند ‏تاثیر مستقیم بر بهبود بیماری آلزایمر داشته باشد. بنابر این، اگر امکان شبیه سازی سد خونی مغز میسر شود ‏‏(در حال حاضر فعالیت هایی در این زمینه در دانشگاه‎ ‎ایلینوی به سرپرستی دکتر تاج خورشید در حال انجام ‏است)، قدم بعدی می تواند بررسی شرایط و غلظت بهینه ای از دارو باشد که که بیشترین تجمع را در فضای ‏سیناپسی اعصاب مغزی از خود نشان می دهد.‏

یکی از عواملی که مانع کاربرد وسیع نانو¬نوارهای سیلیسیم کاربید در صنعت الکترونیک می¬شود. گاف انرژی نسبتا بزرگ در آن است. تلاش¬های بسیاری برای کاهش این گاف انجام گرفته که مهم¬ترین آن¬ها عامل¬دار کردن این نانو¬نوارها به وسیله گروه¬های عاملی مختلف است. عامل¬دار کردن مناسب و سنجیده نانو¬نوارها حلا¬لیت و فرآیند¬پذیری را می¬تواند بهبود بخشد و سبب ظهور خواصی می¬شود که ناشی از ترکیب خواص منحصر به فرد نانو¬نوار و گروه¬های عاملی هستند. این پایان نامه در سه بخش تدوین شده است. فصل اول به توصیف روش¬های نظری استفاده شده در این پروژه می¬پردازد، فصل دوم به بررسی خصوصیات نانو¬نوارهای سیلیسیم کاربید و مطالعاتی که روی آن انجام شده است اختصاص یافته است. فصل سوم شامل سه بخش است که در بخش اول با استفاده از محاسبات نظریه تابعی دانسیته اثر هیدروژن¬دار کردن لبه نانو¬نوار مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به بررسی¬های انجام شده اشباع شدن لبه نانو¬نوار بوسیله اتم هیدروژن باعث تغییر در خواص الکترونی آن می¬شود. به طوری که پیکربندی زیگزاگ با عرض6 خاصیت نیمه¬رسانای از خود نشان می-دهد. برای انجام بخش¬های بعدی نانو¬نوار سیلیسیم کاربید که لبه¬های آن بوسیله اتم هیدروژن پوشانده شده است به عنوان ساختار خالص در نظر گرفته شد. در بخش دوم نانو¬نوار مورد بررسی در بخش اول با دو گروه عاملی کربوکسیل و مولکول - در دو موقعیت اتم کربن و سیلیسیم عامل¬دار شدند و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شدند در هر دو مورد خاصیت نیمه¬رسانایی نانو¬نوار تبدیل به نیمه¬¬رسانایی نوع p می¬شود. در بخش سوم اثر افزایش اتم¬های خارجی بر روی خواص الکترونی نانو¬نوار سیلیسیم کاربید مورد مطالعه قرار گرفت. به عنوان اتم خارجی از فلز لیتیم و فلز واسطه آهن در موقعیت¬h استفاده شد و نتایج بدست آمده با یکدیگر مقایسه شدند. هر دو اتم با کاهش گاف نواری ضمن حفظ خاصیت نیمه¬رسانایی، رسانایی را در این دسته از نانو¬نوارها افزایش می¬دهند و با جا به جایی تراز فرمی به سمت پایین خاصیت نیمه¬رسانایی آن را تبدیل به نیمه¬رسانایی نوع p ¬ می¬کنند.

خواص بنیادی و جالب گرافن پژوهشگران بسیاری را تشویق کرده است که این مواد را موضوع خیلی از مطالعات خود در زمینه های گوناگونی نظیر فیزیک، شیمی و زیست شناسی قرار دهند. گرافن ماده ی ارزشمندی برای گستره وسیعی از تکنولوژی جدید، به خصوص نانوتکنولوژی ونانو بیوتکنولوژی می¬باشد و به دلیل داشتن خواص فیزیکی و الکترونیکی منحصر به فرد، کاندیدای مناسبی در صنعت نانو الکترونیک است. گرافن دارای ساختاری با پیوند کووالانسی و هیبرید sp2 است که از خود خواص ساختاری و الکترونی ویژه ای نشان میدهد. گرافن یک نیمه فلز با گاف انرژی صفر است. در بخش اول این تحقیق، با استفاده از روش تابعی دانسیته جذب فلز آهن روی گرافن بررسی می شود. پایدارترین موقعیت قرارگیری آهن روی گرافن موقعیت h شناخته شد و بار از آهن به گرافن منتقل می شود. بعد از جذب آهن روی گرافن با اسپین بالا، گاف انرژی ساختار همچنان صفر است و ساختار الکترونی گرافن تغییرات چندانی نداشته است. اما، بعد از جذب آهن روی گرافن با اسپین پایین گاف انرژی افزایش می یابد و تغییرات عمده ای در ساختار الکترونی گرافن رخ می دهد. در بخش دوم، با استفاده از روش تابعی دانسیته جذب لیتیوم روی گرافن دوپ شده با آهن مورد مطالعه قرار گرفته که پایدارترین موقعیت قرارگیری لیتیوم روی گرافن موقعیت h است. با جذب لیتیوم پایداری ساختار مورد نظر افزایش یافت. جذب لیتیوم همراه با آهن روی گرافن با اسپین پایین، تغییرات عمده ای را در ساختار الکترونی گرافن به وجود آورده است.

بررسی شده است. برای انجام محاسبات، روش تابعی چگالی با تقریب گرادیان تعمیم یافته و حل معادلات کوهن- شم با استفاده از شبه پتانسیل و موج تخت به کار رفته است. پس از بهینه سازی ساختار ها، محاسبات ساختار های نواری، چگالی حالت های کل و چگالی حالت های محلی انجام شده است. ساختار خالص (sio2)n با n=20 نسبت به ساختار n=16 نسبتاً پایدار شناخته شد و همچنین دارای انرژی فرمی و ممان مغناطیسی بزرگتری است. در اثر هیدروژن دار کردن، ساختار پایدارتر شده است و انرژی فرمی افزایش یافته است در نتیجه در اثر هیدروژن دارکردن، ساختار از نیمه رسانایی نوع p به نیمه رسانایی نوع n تبدیل شده است. با توجه به کاهش ممان مغناطیسی می توان گفت که ساختار هیدروژن دار شده نسبت به ساختار معیار دارای خاصیت مغناطیسی ضعیف تری است. همچنین در اثر هیدروژن دار شدن ساختار معیار، ترازهای homo وlumo به ترازهای بالاتر انتقال یافته اند. در بخش دوم ویژگی های ساختاری و الکترونی ساختار خالص عامل دار شده و ساختار به طور کامل هیدروژن دار شده ی عامل دار شده بررسی شده است. ساختار (sio2)20-nh2 نسبت به ساختار (sio2)20 ناپایدار شناخته شد. در اثر عامل دار کردن ساختار خالص، انرژی فرمی افزایش و ممان مغناطیسی کاهش یافته و ترازهای homo وlumo به ترازهای بالاتر منتقل شده اند. انتقال ترازهای homo وlumo در توافق با افزایش انرژی فرمی در اثر عامل دار کردن ساختار معیار با آمینو می باشد. با بررسی دانسیته ی حالات مشخص شد که در اثر عامل دار کردن دانسیته ی حالات اکسیژن کاهش یافته است. این کاهش دانسیته مربوط به اتم اکسیژن لبه ای با الکترون تنها است و به دلیل خاموش شدن اکسایتون ها در اثر تغییرات ایجاد شده توسط آمین در ساختار شناخته شد. ساختار (sio2)nh-nh2 نسبت به ساختار معیارش (sio2)n-h ناپایدار شناخته شد ولی ساختارهای (sio2)nh-ch2nh2، (sio2)nh- (ch2)2nh2و (sio2)nh- (ch2)3nh2 در مقایسه با ساختار (sio2)nh-nh2 پایدار شناخته شدند. در اثر عامل دار کردن ساختار (sio2)nhبا کروه آمینو، انرژی فرمی و ممان تغییر چندانی نکرده است و انتقال بار از اتم سیلسیم به اتم نیتروژن صورت گرفته است. دانسیته ی حالات اکسیژن بر خلاف ساختار (sio2)n-nh2 افزایش یافته است. به این دلیل که ساختار (sio2)nh-nh2 فاقد اکسیژن لبه ای بوده و خاموش شدن اکسایتون ها نم تواند تأثیری روی دانسیته ی حالات اکسیژن های آن داشته باشد. در اثر عاملدار کردن ساختار . ساختار (sio2)nh با گروه های عاملی آلکیل آمین انرژی فرمی افزایش یافته است و از بین این سه ساختار، ساختار عامل دار شده با (ch2)3nh2 دارای بیشترین انرزی فرمی است. هر سه ساختار نسبت به ساختار معیارشان پایدار شناخته شده اند. در اثر عامل دار شدن ساختار(sio2)nh با گروه ch2nh2 و (ch2)2nh2، انرژی تراز homo تغییر چندانی نکرده ولی تراز lumo به تراز انرژی پایین تر منتقل شده است و در اثر عامل دارشدن همین ساختار با گروه (ch2)3nh2، تراز homo به ترازهای انرژی بالاتر و ترازهای lumo به تراز های انرژی پایین تر منتقل شده است. انتقال تراز homo به تراز بالاتر در توافق با افزایش انرژی فرمی در اثر عامل دار کردن با (ch2)3nh2 است. در ساختار عامل دار شده با آلکیل آمین برعکس عامل دار شدن ساختار با آمینو، انتقال بار به اتم سیلسیم صورت گرفته شده است در نتیجه در این حالت دانسیته ی بار روی اتم نیتروژن و جفت الکترون غیرپیوندی آن اضافه نشده است. در نتیجه در این حالت نانو ذره ی سیلیکا با گروه های اضافه شده مانند داروها می تواند پیوند هیدروژنی تشکیل بدهد. به همین دلیل آسیبی به ساختار دارو وارد نشده و باعث رهایش کنترل شده ی آن می شود.

محدودیتها و مسائل منابع انرژی فسیلی و غیر فسیلی، نیاز روز افزون به استفاده از یک سیستم انرژی واسطه را شدت بخشیده است. این سیستم انرژی نه تنها باید معایب و مشکلات منابع انرژی فسیلی و غیر فسیلی را نداشته باشد، بلکه لازم است جاذبه های ارزشمندی در رفع احتیاجات بشر از خود بروز دهد. امروزه از گازهای طبیعی به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی استفاده می کنند. روش های مختلفی برای گازهای طبیعی( متان و هیدروژن و...) وجود دارد که یکی از این روش ها استفاده از جاذب های جامد، نانوساختارها و... است. در این پژوهش اثر جذب گازها روی دو لایه ی گرافن با استفاده از شبیه سازی دینامیک ملکولی مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار اولیه با استفاده از منابع تجربی انجام شده انتخاب شده است و سپس جذب گازهای متان و هیدروژن روی آن در محدوده مشخصی از دما و فشار مورد بررسی قرار گرفته است. پتانسیل لنارد-جونز برای برهمکنش های بین ملکولی استفاده شده است. برای بدست آوردن میزان جذب از معیاری به نام پوشش جذب سطحی استفاده شده است که نشان می دهد با افزایش فشار وکاهش دما میزان جذب گازها افزایش می یابد. علاوه بر پوشش جذب سطحی، گرمای ایزوستری جذب، انرژی پیوندی، آنتروپی، مساحت سطح ویژه نیز محاسبه شده است. همچنین چندین مدل جذبی برروی داده های بدست آمده برازش شده است.

آلبومین از جمله پروتئین های کروی محلول در آب است. آلبومینی که در خون وجود دارد، آلبومین سرم انسانی hsa نامیده می شود. داروها عمدتاً توسط پروتئین های پلاسما از جمله آلبومین سرم انسانی در بدن انسان به بافت های هدف منتقل می شوند. پروتئین hsa فراوان ترین پروتئین در پلاسمای خون و مهم ترین حامل مواد مختلف، از جمله داروها، رنگ ها و یون ها است. نانولوله های کربنی استوانه های توخالی از ورقه های گرافیت هستند. با کشف نانولوله ها در سال 1991 به دلیل خواص منحصر به فرد ساختاری، مکانیکی و الکترونی به عنوان سوپراستار در زمینه علوم نانو و نانوتکنولوژی شناخته شدند. نانولوله های کربنی دارای کاربردهای پزشکی در زمینه طراحی دارو، دارو رسانی، درمان تومور و مهندسی بافت هستند. با پیشرفت سریع فناوری نانو و کاربردهای گسترده آن، نگرانی روزافزونی نسبت به ایمنی زیستی این نانومواد وجود دارد. اخیراً برهمکنش بین نانوذرات مانند نانولوله های کربنی و مولکول های زیستی از قبیل پروتئین ها توجه زیادی را به خود جلب کرده است. به عنوان یکی از بهترین ابزارهای مطالعات نظری، از شبیه سازی دینامیک مولکولی به منظور بررسی این برهمکنش ها استفاده شد. در بخش اول از این پایان نامه، برهمکنش مدل پروتئینی hsa با نانولوله های کربنی در حضور حلال آب بررسی شده است. به این منظور ابتدا کمپلکسهای cnt-hsa مدل سازی شده و تغییرات ساختاری ایجاد شده در مدل پروتئینی hsa و فرایند جذب آن بر سطح نانولوله های کربنی مطالعه شده است. بررسی فرایند جذب نشان می دهد که با گذشت زمان، فواصل مرکز جرم مدل پروتئینی hsa و نانولوله کربنی کاهش می یابد. در ادامه برهمکنش وان دروالسی میان مدل پروتئینی hsa و نانولوله های کربنی تک جداره و دو جداره و همچنین برهمکنش وان دروالسی میان نانولوله های کربنی تک جداره و دو جداره با حلال آب بررسی شده است. نقش موثر آمینواسیدهای آروماتیکی در این برهمکنشها نیز مطالعه شده است. در بخش دوم، به منظور بررسی اثرات محیط شبیه سازی بر نتایج، از حلال آلی کلروفرم به جای حلال آب استفاده شده است و پارامترهای ساختاری کمپلکس ها، برهمکنش وان دروالسی میان مدل پروتئین مورد نظر و نانولوله های کربنی تک جداره و دو جداره و برهمکنش وان دروالسی میان نانولوله های کربنی تک جداره و دو جداره با حلال کلروفرم مورد بررسی قرار گرفت.

هدف در این پروژه بررسی برهم کنش ها و تغییرات ساختارهای حاصل ازپروتین های الحاق شده در حین اتصال به گیرنده پروتئینی سطح سلول سرطانی است.فرایند الحاق به وسیله hex server، انجام شد و بهترین صورت بندی که دارای کمترین انرژی اتصال بود به عنوان ساختار اولیه برای شروع شبیه سازی انتخاب شد.

با استفاده از نرم افزار گرومکس adii را در پوشش میسلی sds برای مدت ده نانوثانیه در پنج دمای مختلف شبیه سازی کردیم.

چکیده ندارد.

هدف این رساله بررسی ویژگی های نانولوله های کربنی دارای نقص هندسی استون-والز ومقایسه آنها با نانولوله های کامل است. در این بررسی از رهیافت های کلاسیکی و کوانتومی استفاده شده و شبیه سازی ها بر اساس آنها انجام گرفته است. در بخش اول رساله، شبیه سازی کلاسیکی به روش دینامیک مولکولی برای جذب گاز زنون برروی نانولوله نقص دار انجام شده است و در آن با محاسبه کمیت های مختلفی مانند گرمای جذب، پوشش، و انرژی بستگی نشان داده شده است که نانولوله ها جاذب های بسیار خوبی برای گاز زنون هستند. در بخش دوم رساله شبیه سازی کوانتومی ab initio جهت بررسی خواص نانولوله های نقص دار و مقایسه آنها با نانو لوله های کامل انجام شده است. در این بخش ساختار نواری و چگالی حالت ها برای نانولوله های کامل و نقص دار با استفاده از کدهای quantum?espresso و محاسبه، و نشان داده شده است که نانولوله فلزی (5 ، 5) شبیه سازی شده در اثر وجود نقص استون-والز به نیمرسانا تبدیل می شود و خواص نواری والکترونی آن به شدت تغییر می کند.