در این کار از اثر جداسازی گرادیان میدان مغناطیسی روی مولکول های اکسیژن برای تحقق غنی سازی اکسیژن استفاده می شود. در سال های اخیر ابداعات و نظریه های زیادی در مورد تجهیزات غنی سازی اکسیژن به وسیله جداسازی مغناطیسی ارائه شده اما بیشتر آنها در مرحله تئوری باقی ماندند و تحقیقات آزمایشگاهی عملی برای آنها انجام نشد. در بیشتر آنها یک گرادیان میدان مغناطیسی روی جریان گاز اعمال می شد و جداسازی اکسیژن از نیتروژن با استفاده از نیروهای مغناطیسی مخالف عمل کننده روی مولکول های اکسیژن پارا مغناطیس ونیتروژن دیامغناطیس برای تغییر مسیرشان تحقق یافت. بدلیل اینکه پذیرفتاری مغناطیسی اکسیژن مثبت می باشد نیرویی در جهت گرادیان میدان مغناطیسی به آن وارد می شود ولی پذیرفتاری مغناطیسی منفی نیتروژن باعث می شود نیرویی در خلاف جهت گرادیان میدان مغناطیسی به آن وارد شود. برای ایجاد گرادیان میدان مغناطیسی نسبتاً قوی در این کار از دو آهنربای الکتریکی غیر مشابه که میدان مغناطیسی یکی قویتر می باشد استفاده شد.این دو آهنربا به گونه ای روبروی هم قرار می گیرند که آهنربای قویتر که دارای منفذی در وسط آن به منظور خروج هوای گذرنده از فضای مغناطیسی می باشد در پایین و دیگری در بالا قرار می گیرد. فاصله این دو آهنربا 2mm می-باشد. در فاصله این دو آهنربا میدان مغناطیسی غیر یکنواختی ایجاد می شود که حداکثر مقدار آن به 1.4 t می رسد، هرچه ازسمت لبه های آهنربا به سمت مرکز آهنربا پیش رویم و همچنین در نزدیکی هر یک از قطب های آهنربا میدان قویتر می باشد، بنابراین دو نوع گرادیان که یکی در جهت شعاعی و به سمت مرکز آهنربا ها و دیگری در راستای عمود بر آهنرباها است وجود دارد. حرکت نهایی مولکول های اکسیژن در جهت برآیند این دو گرادیان خواهد بود. در این کار برآیند دو نیرو به راستای عمود نزدیکتر بود بنابراین مولکول های اکسیژن در فضای بین دو آهنربا محصور می شوند و غلظت اکسیژن هوای خروجی کمتر می شود. تغییرات غلظت اکسیژن بدست آمده در این روش در شرایط بهینه حداکثر به 1.2% رسید که این مقدار با بالا رفتن دمای آهنرباهای الکتریکی به 0.5% کاهش می یابد.

هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند نقش مهمی در مصرف انرژی ایفا نماید. از طرفی ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن از مشکلات اصلی استفاده از آن است که با کشف نانولوله های کربنی تا حدود زیادی این مشکل برطرف شده است .در این پروزه از نظریه ی تابعی چگالی و بسته ی نرم افزاری quantum espresso به منظور بررسی جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره استفاده شده است. جذب داخلی و جذب خارجی نانولوله های (0و3)، (4و4)، (0و7) و (0و12) و نقطه ی تعادلی و میزان انرژی بستگی یک تک مولکول به عنوان تابعی از نوع نانولوله، شعاع نانولوله و وضعیت قرارگیری مولکول هیدروژن نسبت به نانولوله مورد مطالعه قرار گرفته است. چندین جایگاه و وضعیت مولکول هیدروژن نسبت به محور نانولوله مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که برای همه ی نانولوله ها هنگامی که مولکول هیدروژن در راستای نقطه ی وسط شش وجهی روی سطح نانولوله قرار دارد و محور آن در راستای محور نانولوله باشد انرژی بستگی بیشترین میزان را داراست.. فاصله ی تعادلی بدست آمده برای این پیکربندی نیز برای همه ی نانولوله ها تقریباً یکسان و حدود 5/2 تا ?7/2 است. انرژی بستگی برای نانولوله های (4و4)، (0و7) و(0و12) تقریباً یکسان و در حدود انرژی بستگی جذب در گرافن است ولی در مورد نانولوله ی (0و3) این مقدار بسیار بیشتر است. این متفاوت بودن میزان انرژی بستگی نانولوله ی (0و3) از بقیه نانولوله ها نه به میزان تغییرشعاع و نه بردار کایرال بلکه به انحناء زیاد آن مربوط است. همچنین محاسبات نشان می دهد که میزان انرژی بستگی در مورد جذب داخلی حدود دو برابر بیشتر از جذب داخلی است. در این پروژه در مورد جذب سطحی فیزیکی و جذب سطحی شیمیایی و شباهت ها و تفاوت های آنها نیز بحث شده است.

امروزه تولید و استفاده از سوخت های تمیز نظیر هیدروژن برای تولید انرژی بسیار حیاتی است. چالش اصلی در این راستا، ذخیره سازی ایمن و با صرفه هیدروژن به عنوان سوخت برای وسایل نقلیه می باشد. تحقیقات اخیر در رابطه با ذخیره سازی هیدروژن در مواد نانوساختارکربنی جدید، نویددهنده آن است که مشکلات مربوط به سوخت های فسیلی در آینده ای نزدیک قابل حل خواهد بود. در این بین نانولوله های کربنی به علت دارا بودن خواص و هندسه استوانه ای منحصربه فرد، توانایی ویژه ای در ذخیره سازی هیدروژن درون ساختار توخالی خود دارند. در سال های گذشته به کارگیری روش های شبیه سازی برای مطالعه رفتار دسته جمعی سیستمی از ذرات شتاب بیشتری به خود گرفته است. در این پروژه با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و بسته نرم افزاری dl-poly-2 جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره و دودیواره مورد بررسی قرار گرفته است. جذب داخلی و خارجی هیدروژن در برخی نانولوله های تک دیواره و دودیواره و درصد وزنی جذب هیدروژن به عنوان تابعی از نوع، طول و شعاع نانولوله، دمای شبیه سازی و غلظت هیدروژن مورد مطالعه قرار گرفته است. بررسی شرایط مختلف برای شبیه سازی نشان داد که استفاده از ترموستات نوز- هوور، زمان استراحت 4/0، گام زمانی 0001/0 و الگوریتم پرش قورباغه ای سیستم پایدارتری را برای محاسبات ما به وجود می آورد. بررسی نتایج شبیه سازی نشان می دهد که کاهش دما و افزایش غلظت هیدروژن باعث افزایش جذب داخلی، خارجی و درصد وزنی جذب در نانولوله های تک دیواره و دو دیواره می شود. افزایش شعاع باعث افزایش درصد جذب داخلی در هر دو نوع نانولوله می شود. درصد جذب خارجی و درصد وزنی جذب با افزایش شعاع از ? 7/4 به ? 4/7 افزایش می یابد ولی افزایش شعاع به ? 2/10 باعث تغییر محسوسی در جذب خارجی نمی شود ولی باعث کاهش درصد وزنی جذب در هر دو نوع نانولوله می شود. بردار کایرال در نانولوله های تک دیواره تأثیر محسوسی در نتایج شبیه سازی ندارد ولی درمورد نانولوله های دو دیواره نتایج نشان می دهد که نانولوله با دیواره های با بردار کایرال متفاوت جذب داخلی، خارجی و درصد وزنی جذب بالاتری دارد. جذب داخلی و خارجی با افزایش طول نانولوله افزایش می یابد ولی درصد وزنی جذب کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که جذب داخلی و درصد وزنی جذب در نانولوله های تک دیواره بیشتر از نانولوله های دو دیواره است ولی جذب خارجی نانولوله های دو دیواره بیشتر است. کلمات کلیدی: 1. نانولوله کربنی 2. جذب فیزیکی 3. بردار کایرال 4. دینامیک مولکولی

در این پایان نامه تأثیر نانوغشای مغناطیسی کبالت تحت میدان مغناطیسی خارجی بر روی میزان تغییرات غلظت اکسیژن عبوری از غشا مورد بررسی قرار گرفت. نقش اصلی این نانوغشا، ایجاد گرادیان های موضعی میدان مغناطیسی قوی در ابعاد میکروسکوپیک به منظور ایجاد تفاوت در میزان عبور گازهای اکسیژن و نیتروژن می باشد. به علت رفتارهای پارامغناطیسی و دیامغناطیسی اکسیژن و نیتروژن، نیروهای مغناطیسی در خلاف جهت هم به این مولکول ها وارد شده و در نتیجه جداسازی این گازها توسط این نیروها امکان پذیر می باشد. در این تحقیق ابتدا میدان مغناطیسی مناسب توسط الکترومگنت که به طور خاص طراحی شده و دارای گرادیان در اندازه می باشد ایجاد می شود. نتایج جداسازی این وسیله به طور جداگانه بررسی شد. سپس برای اولین بار نانوغشای کبالت با استفاده از دو تکنیک "انباشت فیزیکی بخار" (pvd) بر روی دو زیر لایه؛ یکی فوم از جنس یونولیت و دیگری توری استیل و سپس "الکتروانباشت dc" کبالت بر روی آن ها ساخته شد. از زیر لایه ی فوم به دلیل تأثیر آن در ایجاد نانوحفره به هنگام الکتروانباشت، استفاده گردید. بعد از انجام مراحل ساخت، زیر لایه ی فوم برداشته می شود. پارامترهای موثر در یکنواختی سطح و اندازه نانوحفره ها از جمله جریان، اسیدیته ی محلول و زمان الکتروانباشت مورد بررسی قرار گرفتند و مقادیر بهینه برای آن ها به دست آمد. آنالیز مغناطیسی نمونه ها توسط مغناطوسنجی ارتعاشی نمونه (vsm) و آنالیز مورفولوژی سطح نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترون روبشی (sem) انجام شد. نتایج، تأثیر استفاده از نانوغشای مغناطیسی را در جداسازی اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا، تحت میدان مغناطیسی الکترومگنت به خوبی نشان می دهد.

منابع زمینی سوختهای فسیلی در حال به اتمام رسیدن است و از طرف دیگر آلودگیهای ایجاد شده توسط این سوختها یکی از مهم ترین عوامل آلودگی محیط زیست می باشد. به همین دلیل علاقه به هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک و سازگار با محیط زیست زیاد شده است. تحقیقات اخیر در رابطه با ذخیره سازی هیدروژن در مواد نانوساختار کربنی جدید، نویددهنده آن است که مشکلات مربوط به سوختهای فسیلی در آینده قابل حل خواهد بود. در سالهای گذشته به کارگیری روشهای شبیه سازی برای مطالعه رفتار دسته جمعی سیستمی از ذرات شتاب بیشتری به خود گرفته است. در این پروژه با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و بسته نرم افزاری dl-poly-2 جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی با ناخالصی سیلیسیم مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور از نانولوله های (0،12)، (0،17)، (0،19)، (26،0)، (11،11)، (13،9) که دارای شعاعها و بردارهای کایرال متفاوت هستند، استفاده می شود. چندین جایگاه و وضعیت ناخالصی سیلیسیم نسبت به اتمهای کربن نانولوله مورد بررسی قرار گرفت. سپس جذب داخلی، جذب خارجی و درصد وزنی جذب هیدروژن بر روی نانولوله هایی با ناخالصی، شعاع و کایرالیتی متفاوت و نیز نانولوله دوجداره محاسبه شد. نتایج نشان داد شبیه سازی با استفاده از ترموستات نوز-هوور و 4/0=? و گام زمانی 0001/0 و الگوریتم انتگرال گیری پرش قورباغه ای سیستم پایدارتری را برای محاسبات ما به وجود می آورد. افزودن ناخالصی سیلیسیم درصد وزنی جذب کل را افزایش می دهد اما بعد از رسیدن به مقدار بهینه، افزودن ناخالصی بیشتر درصد وزنی جذب کل را کاهش می دهد. با کاهش دما درصد وزنی جذب کل افزایش می یابد. درصد وزنی جذب کل با افزایش شعاع از 7/4 انگستروم به 4/7 انگستروم افزایش می یابد و با افزایش شعاع به 2/10 انگستروم کاهش می یابد. کایرالیتی باعث تفاوت محسوسی در درصد وزنی جذب کل نمی شود. نتایج در مورد نانولوله دو جداره نشان می دهد که نسبت به نانولوله تک جداره با شعاع بزرگتر دارد درصد وزنی جذب کل کاهش یافته است.

در بخش اول این تحقیق خواص ساختاری و الکترونی آدامانتان در فاز گاز و همچنین در فاز جامد با روش تابعیت چگالی مورد بررسی قرار گرفت و با یکدیگر مقایسه گردید. سپس یک تا چهار اتم هیدروژن موجود در یک مولکول آدامانتان با سدیم جانشین شد و خواص ساختاری و الکترونی آن ها بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که جانشینی هیدروژن با سدیم باعث کاهش گاف نواری در این ترکیب می گردد. مقایسه نتایج فاز جامد و فاز گاز نشان می دهد که محاسبات مولکولی فقط می توانند به طور کیفی روند کاهش یا افزایش خواص الکترونی این مولکول ها را توصیف کند، اما قادر به توصیف کمی خواص الکترونی این ترکیبات در فاز واقعی آن ها یعنی فاز جامد نیست. در بخش دوم از تحقیق، ما خواص ساختاری و الکترونی مانند ساختار نواری و چگالی حالت های نانولوله(0‚10) خالص و ناخالص شده با غلظت های مختلف اتم های آلومینیوم و نیتروژن را با کمک نرم افزار quantum espresso با روش dft و تقریب lda مورد بررسی قرار دادیم و سپس آن ها را به عنوان حس گر گاز co ارزیابی کردیم. نتایج به دست آمده تغییر چندانی را در ساختار نواری و چگالی حالت ها بعد از جذب co به قسمت های مختلف نانولوله (0‚10) خالص نشان نداد. بنابراین، نمی توان از آن به عنوان حس گرخوبی برای گاز کربن مونوکسید استفاده نمود. جذب co به نانولوله ناخالص شده با al یا n به طور کلی باعث کاهش چگالی حالت ها در سطح فرمی وکاهش هدایت الکتریکی می شود. اما هنگام جذب co به نانولوله ناخالص شده با هر دو عنصر al و n، گاف نواری کاهش یافته و هدایت الکتریکی بیشتر شده است. در بخش آخر، نانولوله آلومینیوم نیترید مورد بررسی قرار گرفت. این نانولوله دارای گاف نواری وسیعی است. جذب co به قسمت های مختلف این نانولوله تغییر چندانی در ساختار الکترونی و چگالی حالت ها به وجود نمی آورد.

از زمان کشف نانولوله های کربنی تا کنون، چنین ساختارهایی توجه بسیاری از محققان را هم در زمینه ی تجربی و هم نظری به خود جلب کرده اند. بر پایه ی این حقیقت که نانولوله های کربنی فلزی رساناهای کوانتومی خوبی هم به دلیل بار الکتریکی و هم اسپین آن-ها هستند، انتظار می رود که این نانولوله ها کاندیدای ایده آلی به منظور کاربرد در دستگاه های اسپینترونیک باشند. نظر به اینکه اخیراً توجه زیادی به نانولوله های کربنی پوشیده با اتم کلسیم به منظور کاربرد در بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی شده است، همچنین به دلیل خاصیت نیم-فلزی فرومغناطیسی مشاهده شده در ترکیب یونی cac، در این پایان نامه به مطالعه کوانتومی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی نانولوله های کربنی تک دیواره ی فلزی (9،0)، (5،5) و (5،0) آلاییده با اتم کلسیم پرداخته شده است. محاسبات مبتنی بر نظریه ی تابعی چگالی و تقریب چگالی اسپینی موضعی بوده و با استفاده از بسته ی محاسباتی quantum espresso (کد pwscf) انجام شده است. چهار جایگاه برای اتم کلسیم در نانولوله های انتخابی منظور شده است که عبارتند از: یک اتم کلسیم در مرکز یاخته ی واحد، درون و نزدیک یکی از اتم های کربن، روی دیواره و جانشین یکی از اتم های کربن نانولوله. اتم کلسیم درون و نزدیک یکی از اتم های کربن نانولوله ی (9،0)، منجر به بروز مغناطش خودبخودی µb 45/0 شده است. محاسبات انرژی بستگی و انرژی مغناطیسی، پایداری این سیستم را نسبت به دیگر سیستم های بررسی شده در نانولوله ی (9،0) نشان می دهد. مسئول اصلی مغناطش در این سیستم، قطبش اسپینی اوربیتال 4s اتم کلسیم است. در نانولوله ی (5،5)، اتم کلسیم در مرکز یاخته ی واحد آن منجر به بروز مغناطش µb 6/0 در نانولوله شده است که این مغناطش ناشی از قطبش اسپینی اوربیتال 3d کلسیم می باشد. نانولوله ی (5،0) آلاییده با اتم کلسیم روی دیواره ی آن، پایدارترین سیستم از نظر انرژی بستگی به دست آمده است. فقدان اتم های فلز واسطه در نانولوله های آلاییده ی مطالعه شده در این پایان نامه، چنین ترکیباتی را مدل هایی با اهمیت به منظور مطالعه ی اصول خاصیت فرومغناطیسی سیستم های الکترونی شامل اوربیتال های 3d، می سازد. کلمات کلیدی: 1) مطالعه ابتدا به ساکن 2) نظریه ی تابعی چگالی 3) اسپینترونیک 4) نانولوله ی کربنی 5) آلایش با کلسیم و 6) خواص مغناطیسی

چکیده یکی از مهم ترین کاربردهای نانولوله های کربنی استفاده از آنها در ذخیره انرژی در پیلهای سوختی هیدروژنی و باتریهاست .نانولولههای کربنی به دو روش فیزیکی و شیمیایی میتوانند هیدروژن را در خود ذخیره کنند .در این پروژه ذخیره هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره به روش شیمیایی بررسی شده و عوامل موثر در میزان جذب، نظیر جریان و خلوص نانولوله ها مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده کرده ایم . auto lab برای اندازهگیری میزان جذب هیدروژن و ظرفیت دشارژ از دستگاه الکتروشیمی رشد داده شد و به عنوان الکترود کار در epd نانولوله ها بر روی نوعی فوم نقره که خلل و فرج زیادی داردبه روش سل الکتروشیمی مربوطه استفاده شده است .الکترولیت، محلول هیدروکسید پتاسیم 6 مولار بوده و الکترودهای وکمکی پلاتین بودهاند .با اعمال جریانهای مختلف از 1 تا 3 میلیآمپر، مشاهده شد که به ازای ag/agcl مرجع جریان 3 میلی آمپر ظرفیت ماکزیمم 80.08 میلی آمپر ساعت بر گرم بدست آمد.که معادل 0.28 % وزنی می باشد. کلمات کلیدی:جذب شیمیایی،نانولولههای کربنی،هیدروژن،انباشت الکتروفورتیک

در این پایان نامه ابتدا خواص فوتورسانش در نانو لوله های کربنی خالص تحت تابش منبع نور زنون و هالوژن مطالعه شد. سپس با آلائیده کردن نانو لوله های کربنی چند دیواره با فلزات قلیایی پتاسیم و لیتیم خواص فوتورسانش آنها نسبت به نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص مقایسه شدند. خواص فوتورسانش در نانو لوله ها با دو منبع نوری لامپ زنون و لامپ هالوژن بررسی شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که برای نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص تحت تابش منبع نور زنون که شامل طیف فرابنفش می باشد، کاهش فوتوجریان داریم در حالیکه برای نانو لوله های آلائیده شده افزایش فوتوجریان تحت تابش منبع نور زنون مشاهده می شود. این بررسی همچنین نشان داد که فوتورسانش برای هردو نوع نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص و آلائیده با فلزات قلیایی تحت تابش منبع نور هالوژن افزایش می یابد. فوتوجریان ایجاد شده در نانو لوله های کربنی آلائیده با فلز پتاسیم نسبت به نانو لوله های کربنی خالص به مراتب بیشتر است. بررسی تغییرات فوتوجریان برحسب زمان برای نانو لوله های کربنی چند دیواره خالص و آلائیده با فلز پتاسیم نشان داد که زمان پاسخ در نانو لوله های کربنی خالص نسبت به نانو لوله های آلائیده با فلز پتاسیم بیشتر است

در این پروژه از شبیه سازی مونت کارلو در یک هنگرد بزرگ بندادی برای ذخیره سازی بهینه متان cng) ) در ساختارهای cntsاستفاده میشود و طبعا برهم کنش میان گاز و نا نو لوله از نوع lj در نظر گرفته میشود . هم چنین اثر کایرالیتی در میزان جذب بررسی خواهد گردید .

امروزه توجه بسیار بالایی بر روی سیستمهای دو بعدی از دیدگاه خواص الکترونی و مکانیکی جلب شده است، که البته یافتن انرژی بستگی در این سیستمها مستقیماَ به دوام مکانیکی آنها ارتباط دارد. محاسبه ثابت مادلونگ به منظور به دست آوردن انرژی مادلونگ در بلورهای یونی ضروری است. در این پایان نامه به دنبال به دست آوردن روشی مناسب برای محاسب? ثابت مادلونگ هستیم. از جمله این روشها روش اوجن است که روشی وقت گیر است. سپس روش دیگری به نام روش اوالد را مورد ارزیابی قرار داده، که این روش مقادیر را دقیقتر برای ما محاسبه می کند و در مقالات مختلف از آن برای محاسب? ثابت مادلونگ استفاده شده است. هدف این رساله به دست آوردن ثابت مادلونگ برای بلورهای دو بعدی و شبه دو بعدی است. لذا روش اوالد را برای سیستم های دو بعدی و شبه دو بعدی توسعه داده، و از آن برای محاسب? ثابت مادلونگ برای چندین بلور دو بعدی استفاده می کنیم. مقدار آن به ازای چند نوع از بلورهای دو بعدی مفروض محاسبه گردیده و با نتایج به دست آمده از روش محاسباتی اوجن که بسیار معمول می باشد مقایسه می گردد.

افزایش غلظت اکسیژن x، در ماده yba2cu3o6+x ، (1< x < 0) موجب یک گذار از فاز تتراگونال به ارتورومبیک میگردد. که در اثر این گذار فاز ماکروساختارهای دوقلویی در فاز ارتورمبیک شکل میگیرند. وجود دوقلوها باعث به وجود آمدن تغییراتی در الگوی پراش میگردد. اما نکته دیگری که حائز اهمیت است بروز رشد یک پیک مرکزی است که تئوری نشان میدهد همراه با گذار فاز و در اثر پدیده دوقلویی بوجود می آید. نکته قابل توجه در پالایش الگوهای پارش srs نمونه پودری ybco که به روش ریتولد و با استفاده از نرم افزار gsas انجام گرفته این است که اثرات دوقلویی در الگوی پراش مشاهده شده بروز پیدا میکند. و الگوی پراش محاسبه شده دربرگیرنده انی اثرات نیست. لذا در این حالت فاز فرضی نتراگونال را وارد نموده تا به مدل در بروز این اثرات کمک نماییم تا بهترین پرازش ممکن بین داده و مدل بدست آید. اما اگر چه وارد نمودن فاز فرضی تتراگونال در بهبود مقدار x2 تاثیر بسزایی دارد اما آنگونه که باید و شاید به مدل در ایجاد پیک مرکزی کمک نمی نماید. از این رو در بعضی از پالایشهای صورت گرفته توافق خیلی خوبی بین داده و مدل مشاهده نمیگردد. با وجود این مقادیر x2 ضرایت حرارتی و مکان نسبی اتمها و بروز اثرات دوقلویی در داده روند صحیح پالایشهای صورت گرفته را تایید مینمایند.

در این پایان نامه شناسایی نانولوله کربنی به وسیله طیف های xrd و raman و همچنین ذخیره سازی الکتروشیمیایی هیدروژن در نانولوله کربنی بررسی شدهاست. خالص سازی نانولوله ها به دو روش حرارتی انجام شده است. در طیف xrd نانولوله پیک (002) در حوالی 26 است که نسبت به گرافیت این پیک ضعیف تر و پهن تر شده است در طیف رامان نمونه تک دیواره پیک rbm در نقطه 238cm-1 است که مطابق با آن شعاع نانولوله 02/1 نانومتر می باشد. پیک rbm در نمونه چند دیواره مشهود نیست. برای ذخیره سازی هیدروژن در نانولوله تک دیواره دو روش برای تهیه الکترون استفاده شده است. روش اول فشرده سازی مخلوط پودر نانولوله و نیکل که حد اکثر ظرفیت دشارژ 65mah/g برای آن بدست آمده است و روش دوم چسباندن نانولوله بر سطح ورقه نیکل به وسیله چسب نقره که در سیکل دهم بالاترین ظرفیت دشارژ برابر 181mah/g برای محاسبه شده است در طیف xrd نمونه بعد از هیدروژن نشانی دو پیک در حوالی 33و 53 ایجاد شده است. بالاترین ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در نانولوله چند دیواره 58mah/g می باشد. بعد از انجام آزمایش در جریان های مختلف بالاترین ظرفیت دشارژ در جریانa 06/0 بدست آمده است. ظرفیت دشارژ برای الکترود نیکل به تنهایی برابر با 6/mah/g1 محاسبه شده بنابر این ظرفیت ذخیره سازی در الکترودهای نانولوله و نیکل مربوط به نانولوله می باشد.

در این پایان نامه خواص ساختاری نظم یابی اکسیژن در yba2cu3o6+x ( ) بوسیله شبیه سازی مونت کارلو با استفاده از روش asynnni مورد بررسی قرار گرفته است. در ایت شبیه سازی، فرآیند مرتب سازی اکسیژن در ybco، بر پایه مدل آیزینگ دو بعدی می باشد. همجنین تاثیر پتانسیل شیمیایی روی بخش اکسیژن در داخل صفحات لایه ای cu-o ابررسانای ybco نیز مطالعه شده است. برای مجموعه خاصی از پتانسیل های بر همکنش تمودارهای، متوسط انرژی سایت، پتانسیل شیمیایی و غیره را محاسبه کرده ایم، فاز ساختاری منظم بلندبرد ارتورمبیک، ارتوi و فازهای ابرساختاری کوتاه برد ارتوii و ارتوiii به صورت موضعی و همچنین شکل گذار ارتوi به تتراگونال مشاهده گردیده اند. برای انجام این مدل سازی، دو برنامه نوشته شده که آن ها دینامیک های کاواساکی و گلوبر (کاواساکی یک آنسامبل کانونیک را شبیه سازی می کند که تنها جهش به مکان نزدیک ترین همسایگی را مجاز می دارد اما گلوبر یک آنسامبل گراندکانونیک را شبیه سازی می کند و پرش بر روی فواصل اختیاری را مجاز می دارد). را برای پخش اکسیژن در صفحات پایه ای cu-o در ybco به کار می گیرند.

در این پروژه ظرفیت ذخیره سازی هیدروژن در نانولوله های کربنی چند دیواره آلاییده با نانو ذرات نیکل، به روش الکتروشیمیایی توسط دستگاه sama 500 بررسی شده است و عوامل موثر در میزان جذب مانند تعداد چرخه های جذب و واجذب و اندازه جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. نانولوله های کربنی با روش انباشت الکتروفورزی، بر روی فوم نیکل قرار داده شده اند و سپس تحت عمل بازپخت قرار گرفته اند. نشاندن ذرات نیکل بر روی نانولوله های کربنی با روش آبکاری الکتریکی انجام گرفته است. با مقایسه ی نتایج آزمایش های مختلف در چرخه های مختلف جذب و واجذب مشاهده شده است که نانولوله های کربنی در جریان 2 میلی آمپر دارای بیشینه ظرفیت واجذب 3520 میلی آمپر ساعت بر گرم می باشند. با بازپخت نمونه های آلاییده با نیکل، میزان ظرفیت واجذب افزایش یافته و در جریان بهینه 2 میلی آمپر، مقدار آن 6000 میلی آمپر ساعت بر گرم بدست آمده است.

امروزه هیدروژن به علت بازدهی بالای انرژی و نقش اساسی آن در کاهش آلودگی هوا، به عنوان گزینه‏ی مناسبی جهت کاربرد در پیل های سوختی شناخته شده است. بنابراین اصلی‏ ترین چالش در استفاده از هیدروژن، توسعه و گسترش یک روش ارزان، کارآمد و ایمن در ذخیره سازی آن می باشد. در این پروژه ذخیره? سازی هیدروژن در نانولوله های کربنی چند دیواره آلاییده با نانو ذرات مس، نیکل و همچنین نانولوله های کربنی که با روش های مختلف باردار شده اند و کربن اکتیو، به روش الکتروشیمیایی توسط دستگاه sama 500 بررسی شده است. ذخیره سازی هیدروژن در نانولوله های کربنی به دو روش جذب مولکولی و جذب اتمی انجام می شود. در این پروژه ذخیره هیدروژن در نانولوله های کربنی به روش جذب اتمی و توسط اندازه‏گیری پتانسیواستات بررسی شده و عوامل موثر در میزان جذب، نظیر جریان و تعداد چرخه های جذب و واجذب و همچنین ph های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نانولوله ها بر روی فوم مس که دارای خلل و فرج نانو متریک بوده به روش الکتروفورز (epd) رسوب داده می-شوند و به عنوان الکترود کار در یک سلول سه الکترودی با الکترولیت، محلول6 مولار هیدروکسید پتاسیم به کار گرفته می شوند. الکترود های مرجع و شمارنده به ترتیب ag/agcl و پلاتین بوده اند. نشاندن ذرات مس و نیکل بر روی نانولوله های کربنی با روش آبکاری الکتریکی انجام گرفته است. با مقایسه‏ ی نتایج آزمایش های مختلف در چرخه ‏های مختلف جذب و واجذب مشاهده شده است که نانولوله های کربنی در جریان 4 میلی آمپر و با ph=5.4 دارای بیشینه ظرفیت واجذب 8400 میلی آمپر ساعت بر گرم می باشند.

در این پروژه، نانوساختارهایyba2cu3o7- x ، به روش سرامیکی مرسوم بهبود یافته با استفاده از امواج فراصوت تهیه شدند. با بهینه سازی پارامتر های موثر از جمله نرخ گرمادهی و خنک سازی، مدت زمان تکلیس، خلوص بیشتر و همچنین عوامل موثر در امواج فراصوت از جمله: توان و مدت زمان تابش، اثر نوع حلال بر روی اندازه و مورفولوژی نانوساختارها بررسی شد. از رابطه ویلیامسون-هال برای محاسبه اندازه بلورک ها استفاده شد. با استفاده از حلال های متفاوت از گروه الکل ها موفق به تهیه ی پودر ابررسانا در ابعاد نانومتری شدیم. در این تحقیق با استفاده از روش الکتروفورز موفق به نشست این ذرات بر روی لایه مس و نقره شدیم. تاثیر پارامتر های موثر در الکتروفورز از جمله ولتاژ و زمان بر میزان نشست و یکنواختی پودر بر روی زیرلایه بررسی شدند. در بخش دوم، موفق به تهیه نانوساختارهایho123 و gd123 به سه روش محلول شامل: سیترات ژل، پیچینی و سل-ژل پلیمری شدیم. به منظور بهبود روش پیچینی برای اولین بار از بنزن تری کربوکسیلیک اسید به عنوان سورفکتانت و پروپلین گیلیکول به عنوان حلال در تهیه نانوساختارهای ابررسانای دما بالا استفاده شد. تغییر غلظت سورفکتانت و تاثیر آن بر روی مورفولوژی ذرات بررسی شد. در روش سل-ژل پلیمری نیز برای اولین بار از پلیمر زیست محیطی اتیل سلولز جهت تهیه ی نانوساختارهای ابررسانای دمای بالا استفاده شد. با تغییر نسبت اتیل سلولز نانوذرات با مورفولوژی متفاوت تهیه شدند.اثر حلال های متفاوت با کمک امواج فراصوت بر روی ساختار gd123 تهیه شده به روش سیترات ژل، بررسی شد. نمونه های بدست آمده با استفاده از آنالیزهای ft-ir، xrd، edx، sem و پذیرفتاری مغناطیسیac شناسایی شدند.

گرافین یک بلور تک لایه از اتم های کربن است که اتم ها در یک صفحه ی دو بعدی کندو مانند قرار گرفته اند. الکترون ها در گرافین همانند ذرات فرانسبیتی یا فرمیون های بدون جرم دیراک رفتار می کنند، که این رفتار الکترونی جالب، موجب شده است که این ماده در حوزه ی فیزیک نظری و ماده چگال مورد توجه ویژه ای قرار گیرد. در این پایان نامه گرافین را به عنوان یک سیستم مقید نوع دوم در فضای ناجابجایی تعریف کردیم که تقارن های پیمانه ای آن شکسته شده است. با استفاده از رهیافت bft ، فضای فاز را گسترش دادیم، سپس رشته ی قیود و هامیلتونی را بازنویسی کرده و قیود نوع دوم را به نوع اول تبدیل کردیم و در نهایت با بدست آوردن تابع پارش، یک مدل کاملاً پیمانه ای را برای حرکت ذره در دو بعد (گرافین) ارائه می کنیم.

امروزه هیدروژن به علت بازدهی بالای انرژی و نقش اساسی آن در کاهش آلودگی هوا، به عنوان گزینه ی مناسبی جهت کاربرد در پیل های سوختی شناخته شده است. بنابراین اصلی ترین چالش دراستفاده از هیدروژن،توسعه و گسترش یک روش ارزان، کارآمد و ایمن در ذخیره سازی آن می باشد. با بررسی هایی که اخیراً در مورد یک دگرشکل گرافن به نام گرافاین و برخی خواص منحصر بفرد آن از جمله داشتن چگالی کم و پایداری در دماهای بالا صورت گرفته استفاده از آن بمنظور ذخیره سازی هیدروژن مورد توجه است. در این پایان نامه، تأثیر تک لایه گرافاین با مقیاس nm 2×2 بر جذب گاز هیدروژن با شبیه سازی به روش مونت کارلو در هنگرد کانونی بزرگ (gcmc)، در سه دمای °k300 ،°k77 و ،°k 200، و همچنین پایستگی لایه دو بعدی گرافاین مورد بررسی قرار گرفته است. برهمکنش های هیدروژن- هیدروژن و هیدروژن- کربن از نوع لنارد- جونز انتخاب شده اند، و تغییرات پتانسیل شیمیایی بر حسب چگالی مولکولی گاز هیدروژن و در نتیجه تغییرات فشار گاز بر حسب تعداد مولکول های گاز هیدروژن در ده هزار پیکربندی مونت کارلو و با استفاده از نرم افزار matlab ترسیم شده اند. همچنین نانو نوار گرافاین در نرم افزار matlab رسم شده است و پتانسیل بین پیوندهای کربن- کربن این صفحه دو بعدی در واحد سطح با استفاده از پتانسیل ترسوف- برنر به دست آمده است که نشان دهنده پایداری گرافاین است. از محاسبات به دست آمده مشاهده می شود، که در زمان حضور گرافاین در جعبه شبیه سازی گاز هیدروژن میزان افت فشار با افزایش چگالی مولکولی گاز هیدروژن نسبت به زمان عدم حضور نانونوار گرافاین بیشتر است (در مجموعه آماری nvt). بنابراین می توان چنین نتیجه گرفت که استفاده از گرافاین در ذخیره سازی گاز هیدروژن بسیار کارآمد خواهد بود.

در این پروژه با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و بسته نرم افزاری 2-dl-poly جذب فیزیکی ملکول هیدروژن در نانولوله کربنی خالص و نانولوله کربنی با آلائیدگی فلز واسطه نیکل با درصدهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور به عنوان نمونه از نانولوله کربنی تک دیواره(0و19)استفاده می شود. ابتدا بعد از انتخاب شرایط محیطی مناسب با توجه به پایداری بیشتر سیستم(ترموستات نوز-هوور و گام زمانی 0001/0 پیکوثانیه و الگوریتم انتگرالگیری سرعت ورله) جذب فیزیکی مولکول هیدروژن با غلظت های مختلف هیدروژن در دمای اتاق(k300) و دمای هیدروژن مایع(k82) شبیه سازی می شود و درصدهای جذب داخلی،خارجی و درصد وزنی جذب را محاسبه می کنیم و سپس به مقایسه با حالت جذب فیزیکی هیدروژن در نانولوله آلائیده شده با فلز واسطه نیکل با درصدهای %5/0%9/0،%6/4،%5/8 می پردازیم که نتایج حاصل به گونه ای است که درصد جذب با اضافه کردن آلائیدگی نیکل تا%9/0 افزایش می یابد اما افزودن آلائیدگی بیشتر، درصدهای جذب فیزیکی هیدروژن را کاهش می دهد. همچنین با کاهش دما میزان جذب هم در نانولوله خالص و هم در نانولوله آلائیده شده افزایش می یابد.

به وسیله ی نظریه تابعی چگالی اختلالی، پاشندگی فونونی، چگالی حالت های فونونی، ظرفیت گرمایی ویژه و خواص مکانیکی نانولوله های کربنی تک دیواره باریک (دسته صندلی و زیگزاگ) با استفاده از شبه پتانسیل فوق نرم محاسبه شده است. در تحقیق حاضر برای محاسبه ی اثر ناخالصی، یک اتم کبالت در مرکز یک یاخته بسیط نانولوله ی کربنی (0و5)، در نظر گرفته می شود.

با استفاده از محاسبات نظریه تابعی چگالی اثر کایرالیتی و قطر بر خواص الکترونی، ساختاری و مغناطیسی نانولوله¬های کربنی تک دیواره خالص(swcnts) و آلاییده با اتم کبالت و ژرمانیوم مورد بررسی قرار گرفت. در حضور ناخالصی، خواص الکترونی نانولوله¬های فلزی پس از آلایش تغییر چندانی نمی¬کنند در حالی که گاف انرژی در نانولوله نیمه هادی حذف و نانولوله خواص فلزی نشان می¬دهد. نانولوله های آلاییده دارای مغناطش می¬باشند که اندازه ممان مغناطیسی بستگی به شعاع و کایرالیتی نانولوله¬ها و مکان¬های جذب ناخالصی دارد. وقوع فرومغناطیس در غیاب اتم فلز واسطه در نانولوله¬های آلاییده با اتم ژرمانیم به طور عمده از اربیتالp اتم ژرمانیوم و تا حدی از اربیتال p اتم کربن ناشی می¬شود. خواص ساختاری، الکترونی و انرژی¬های پیوند swcnts هیدروژن¬نشانی شده خالص و آلاییده با اتم¬های ژرمانیوم و کبالت نیز به صورت سیستماتیک مطالعه شد. نتایج نشان می¬دهند که در هیدروژن نشانی با پوشش کامل و نیم هنگامی که اتم ناخالصی در داخلی نانولوله قرار دارد ماهیت جذب بستگی به شعاع نانولوله¬ها دارد ولی ثبات سیستم¬های هیدروژن نشانی شده هنگامی که ناخالصی درخارج نانولوله قرار دارد بحث بر انگیز است. در آلایش در خارج از نانولوله اتم¬های ناخالصی می¬توانند به عنوان جاذب اضافی عمل کرده و بنابراین میزان کل جذب هیدروژن را افزایش دهند. به طور کلی جذب با میزان پوشش کامل موجب کاهش انرژی پیوند نسبت به نانولوله¬های خالص هیدروژن نشانی شده می¬شود. جذب فیزیکی مولکولی هیدروژن در داخل و خارجی نانولوله¬های باریک، نقطه¬ی تعادلی و میزان انرژی بستگی یک تک مولکول به عنوان تابعی از نوع نانولوله، شعاع نانولوله و وضعیت قرارگیری مولکول هیدروژن نسبت به نانولوله نیز مورد مطالعه قرار گرفت. محاسبات نشان می¬دهد که میزان انرژی بستگی در مورد جذب داخلی حدود دو برابر بیشتر از جذب خارجی است. شبیه سازی جذب فیزیکی مولکول هیدروژن در نانولوله های کربنی چند دیواره خالص در دمای اتاق با استفاده از روش دینامیک مولکولی نشان می¬دهد که نانولوله¬های چند دیواره در مجموع درصد وزنی جذب کمتری نسبت به نانولوله-های تک دیواره دارند، بنابراین نانولوله¬های تک دیواره سیستم¬های مناسب¬تری برای ذخیره سازی هیدروژن به نظر می¬رسند.

کشش بازار از یکسو و فشار فناوری از سوی دیگر همواره باعث رشد و شکوفایی مستمر صنعت قطعه سازی در دنیا شده است. به منظور کاهش هزینه های ساخت و افزایش قابلیت های عملکردی، حداقل ابعاد قابل ایجاد بر روی ویفرهای نیمه هادی (به ویژه سیلیکون) باگذشت زمان کاهش یافته و امروزه به حد چند ده نانومتر رسیده است. برخلاف انتظارات اولیه ساخت قطعات سیلیکونی در ابعاد نانومتری از یکسو هزینه گزاف داشته و از سوی دیگر توان اتلافی قطعه با کاهش ابعاد افزایش و تشابه میان ادوات و تکرارپذیر بودن فرآیندها کاهش یافته است. ازاین رو استفاده از مولکول ها بجای سیلیکون و استفاده از اسپین الکترون بجای بار الکترون شاخه جدیدی از تحقیقات به نام اسپینترونیک را پیش روی فعالان و محققان در این زمینه قرار داده است تا با استفاده از این فن توانمندی ساخت قطعات با حداقل ابعاد کوچک تر و توان عملکردی بالاتر فراهم آید. امروزه گرافین به دلیل ویژگی های ممتاز آن ماده ای مشهور است. بااین وجود، سیلیسین که اخیراً به طور آزمایشگاهی ساخته شده است، همان ویژگی های مهمی که گرافین را جذاب ساخته دارا هست. علاوه بر آن، سیلیسین دو مزیت نسبت به گرافین دارد. اول اینکه، گاف نواری آن به طور قابل توجهی بزرگ تر است که برای کاربردهای الکترونیکی بسیار مهم است. دوم اینکه، بسیار سازگارتر است چراکه صنعت نیمه هادی رایج امروزی بر پایه سیلیکون است و سیلیسین انطباق پذیری بهتری نسبت به گرافین دارد. در این تحقیق با استفاده از روش تابع گرین غیرتعاملی مبتنی بر روش تابعی چگالی و روش تنگ-بست نشان می دهیم که چگونه یک روش جامع برای شبیه سازی ترانزیستور اثر میدان اسپینی بسازیم و ویژگی ها و قابلیت های ترابردی آن را مطالعه کنیم. در ادامه، روش خود را بر روی چند نمونه، ازجمله نانو نوار سیلیسین، امتحان نموده و علاوه بر یافتن ویژگی های ترابردی آن، درستی مدل ارائه شده را تأیید می کنیم. ارائه یک روش جامع، جهت انجام محاسبات ترابرد بار و اسپین مبتنی بر کدهای متن-باز و قابل دسترس، از نوآوری های جدید معرفی شده در این تحقیق است.

در این پروژه، حسگرهای gmi که با روش لایه نشانی آماده شده اند، مورد بررسی قرار گرفته اند، که در آن میکروتیوب های نیکل- آهن بوسیله لایه نشانی پالسی بر روی سیم مسی تهیه شده اند و با تغییر در زمان نهشت نمونه ها به بررسی تغییرات درصد امپدانس مغناطیسی بزرگ و خواص مغناطیسی نمونه ها و رابطه آنها با هم پرداخته شده است. بهترین پاسخ امپدانسی، افزایشی در حدود 50 درصد نسبت به دیگر نمونه ها نشان می دهد. این نمونه با جریان 5/1 میلی آمپر و زمان 30 دقیقه نهشت بدست آمده و اندازه-گیری امپدانس مغناطیسی بزرگ آن در فرکانس 12 مگاهرتز و دامنه جریان 5/3 میلی آمپر انجام گرفته است. هم چنین اندازه دانه بلوری و میدان وادارندگی نمونه ها محاسبه شده است، که برای نمونه ذکر شده، مقدار میدان وادارندگی 2/2 اورستد و متوسط اندازه دانه بلوری آن 23 نانومتر به دست آمده است.

با توجه به اینکه در ابررساناها اندازه گیری دمای بحرانی مهم ترین و اولین پارامتر ابررسانایی است، در این پژوهش دستگاه چهارسوزنی که یکی از متداولترین تکنیک های اندازه گیری دمای بحرانی است طراحی و ساخته شد. ضمنا نمونه نانو ذرات ابررسانای ybco به روش حالت جامد برای بررسی عملکرد دستگاه ساخته شد. اساس کار دستگاه چهارسوزنی، پروب های آن می باشد که از دو پروب بیرونی جریان عبور می کند و افت ولتاژ بین دو پروب داخلی اندازه گیری می شود. مهم ترین مسئله در ساخت دستگاه چهارسوزنی اتصالات دستگاه و نمونه می باشد به دلیل اینکه ابررسانایی در دماهای پایین رخ می دهد و هنگام تغییر دما اتصال دستگاه و نمونه قطع می شود. بدین منظور آرایه های مختلفی برای اتصالات دستگاه به نمونه از جمله آرایه مربعی و خطی پروب ها مورد بررسی قرار گرفت ولی در کلیه این روش ها به دلیل انبساط و انقباض اجزای دستگاه اتصالات قطع می شد و یا بدلیل نوسانات زیاد و ناگهانی اندازه گیری ها پاسخ مناسبی بدست نیاوردیم. بنابراین در نهایت از چسب نقره با آرایه خطی استفاده شد که در هنگام اندازه گیری دستگاه به حالت پایدار رسید. یکی دیگر از پارامترهای مهم اندازه گیری در این دستگاه که باید مورد توجه قرار گیرد جریان الکتریکی می باشد. در این تحقیق برای نمونه ابررسانا جریان 5/12 میلی آمپر به صورت ثابت در نظر گرفته شد. جهت ثبت اطلاعات اندازه گیری شده توسط دستگاه میکروکنترلر های معروف به کارت daq به کاربرده شد و ارتباط سخت افزار با رایانه با استفاده زبان برنامه نویسی لب ویو صورت گرفت. پس از بررسی و بهینه کردن همه پارامترهای مربوط به دستگاه برای بررسی صحت عملکرد آن اندازه گیری هایی روی نمونه های مختلفی از جمله فلزی و نیمه رسانا انجام شد. در نهایت دمای بحرانی نمونه ابررسانای ybco اندازه گیری شد که دمای بحرانی 91 کلوین به دست آمد. این نتیجه در توافق با گزارشات قبلی نمونه های ساخته شده به این روش است که دقت دستگاه و صحت عملکرد آن را نشان می دهد.

محدودیت اساسی در کاربرد ابررساناهای بس بلوری بر پایه یbi ، میخکوبی کم و اتصالات ضعیف بین دانه ای در دماهای بالا و میدان های اعمالی است. بنابراین مراکز میخکوبی مصنوعی با خواص متفاوتی برای ارتقاع خاصیت میخکوبی شار در ابررسانا معرفی شدند. در این پایان نامه به ساخت 3 گروه ابررسانای حجمی bscco با نام های b, a و c پرداخته می-شود که نمونه های گروه a به روش واکنش حالت جامد و گروه b و c به روش سل-ژل ساخته شدند. سپس اثر cnt بر روی گروه a بررسی شد

در این پروژه خصوصیات ساختاری والکتریکی نانولوله های کربنی باریک با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن و در چارجوب نظریه ی تابع چگالی بررسی شده است.همچنین اثر انحنا و کایرالیتی نانولوله های کربنی بر روی خواص ترموالکتریک مورد بررسی قرار گرفت.رساننگی گرمایی را نیز برای لوله هایی با قطرهای متفاوت محاسبه گردید.

دراین تحقیق تأثیر آلایش نانولوله های کربنی با عنصر واسطهco,v)) و خواص ا لکترونی، مغناطیسی و ساختاری آنها با استفاده از روش های ابتدا به ساکن بررسی می شود. همچنین پارامتر هابارد برای این سیستم محاسبه خواهد شد و سیستم مذکور با استفاده از تقریب gga+u نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت و نتایج حاصل از تقریب های gga+u و gga با یکدیگر مقایسه خواهند شد.

بررسی های فراوانی پیرامون فرکانس های فونونی نانولوله ی تک دیوارهای تنها و تعیین نمایش های کاهش ناپذیر آن به خصوص در نقطه ی گاما انجام گرفته است. بررسی طیف ارتعاشی نانولوله ها اعم از رامان یا زیر قرمز خواص مهمی از آنها از جمله قطر، واپیچشی و خاصیت فلزی یا نیمه هادی بودن نانو لوله را به دست می دهد. حتی از بررسی نمایش های کاهش ناپذیر نقطه ی گاما می توان در مورد واپیچشی نانولوله ها نتایجی گرفت. این تحقیق ابتدا به ترسیم ساختار نانولوله در ارتباط با گرافن منطقه ی بریلوئن آن در تقریب زونفولدینگ و بررسی فلز یا نیمه هادی بودن در همین تقریب می پردازد. بعد از آن ضمن تبیین کلی جزئیات روش dfpt برای نیمه هادیها و فلزات که در کد pwscf به کار رفته است، محاسبات فرکانسهای فونونی نانولوله های (6،6)، (0،3)، (،06) و(0،9) در نقطه مرکز ناحیه انجام گرفت و نشان داده شد که نتایج نمایش های کاهش ناپذیر پیش بینی شده جور در می آید. در نهایت نمودار پراکندگی برای نانولوله های (0،3) و(0،6) به دست آمده، بررسی های لازم به عمل آمده است.

هیدروژن به عنوان یک سوخت پاک می تواند نقش مهمی در مصرف انرژی ایفا نماید. از طرفی ذخیره سازی و حمل و نقل هیدروژن از مشکلات اصلی استفاده از آن است که با کشف نانولوله های کربنی تا حدود زیادی این مشکل برطرف شده است در این پروژه ابتدا نانولوله های کربنی، به ویژه نانولوله های با قطر کوچک را مدل سازی کردیم و نشان دادیم چگونه انحناء لوله در خواص الکترونی نانولوله های کربنی تأثیر می گذارد. نتایج به دست آمده حاکی آز آن است که کاهش شعاع و در نتیجه افزایش انحناء در نانولوله های با قطر کوچکتر از 4 آنگستروم، موجب تغییر خواص الکترونی این نانولوله ها از نیمه هادی به فلزی می شود. سپس جذب هیدروژن در نانولوله های کربنی را در حالت های مختلف بررسی کردیم و نشان داده ایم که خواص ساختاری و الکترونی نانولوله های کربنی در حالت های مختلف جذب چگونه تغییر می کنند. در واقع جذب خارجی هیدروژن به صورت اتمی صورت می گیرد و موجب ایجاد گافی در حدود 1 ~ 3 ev در سطح فرمی ساختار نواری نانولوله ها می شود. در حالی که جذب داخلی هیدروژن بسته به نوع نانولوله به صورتی اتمی و یا مولکولی بوده که در این حالت جذب خواص الکترونی نانولوله نسبت به حالت قبل از جذب، حفظ می شود. محاسبات انجام شده با استفاده از بسته نرم افزاری quantum espresso می-باشد. این نرم افزار بر اساس تقریب نظریه تابعی چگالی و استفاده از روش شبه پتانسیل می باشد. در شبه پتانسیلی که در محاسبات برای اتم های کربن و هیدروژن مورد استفاده قرار دادیم تقریب چگالی موضعی در تولید آن استفاده شده است.

یکی از مهم ترین کاربردهای نانولوله های کربنی استفاده از آنها در ذخیره انرژی در پیل های سوختی هیدروژنی و باتری هاست. نانولوله های کربنی به دو روش فیزیکی و شیمیایی می توانند هیدروژن را در خود ذخیره کنند. در این پروژه ذخیره هیدروژن در نانولوله های کربنی به روش شیمیایی بررسی شده و عوامل موثر در میزان جذب، نظیر جریان، دما و خلوص نانولوله ها مورد مطالعه قرار گرفته است. برای اندازه گیری میزان جذب هیدروژن و ظرفیت دشارژ از دستگاه الکتروشیمی eg&g و تکنیک chronopotentiometery استفاده کرده ایم. نانولوله ها بر روی نوعی فوم نقره (که خلل و فرج زیادی دارد) قرار گرفته و به عنوان الکترود کار در سل الکتروشیمی مربوطه استفاده شده است. الکترولیت، محلول هیدروکسید پتاسیم 6 مولار بوده و الکترودهای مرجع وکمکی به ترتیب ag/agcl و پلاتین بوده اند. با اعمال جریان های مختلف از 1 تا 25 میلی آمپر، مشاهده شد که برای جریان 4 میلی آمپر ظرفیت دشارژ به بیشینه مقدار خود یعنی1550mah/g معادل 2/5% وزنی می رسد. برای بررسی تاثیر فرآیند افزایش دما بر روی میزان جذب، از حمام ترموستات استفاده شد. با بالا رفتن دما تا حد 70 مشاهده شد که ظرفیت دشارژ کاهش می یابد. بنابراین افزایش دما یک عامل کاهنده ظرفیت دشارژ می باشد. با قرار دادن نانولوله های کربنی در کوره تحت دمای 400 به مدت 1 ساعت، مشاهده شد که ظرفیت دشارژ افزایش می یابد.