موفقیت نظریه تابعی چگالی در تشریح خواص حالت پایه طیف عظیمی از مواد از جمله عایق‏ها، نیمه‏رساناها، نیمه فلزات، فلزات ساده، فلزات واسطه و عناصر کمیاب خاکی در حالت‏های انبوهه‏ای ، سطحی و حتی بصورت ساختارهای نانو، این نظریه را به یک پایه اساسی برای هر نوع نظریه مدرن ساختار الکترونی تبدیل کرده است. کاربرد گسترده این نظریه و قدرت پیش‏بینی سریع دستاوردها باعث شد که این مدل به عنوان یک مدل استاندارد در علم مواد شناخته شود. تیتانیوم یکی از عناصر فلزات واسطه d3 است که هم در حالت انبوهه و هم به‏صورت نانوسیم رفتارهای خاص و مهیجی از خود نشان می‏دهد. در فصل اول، به بررسی سیستم‏های بس‏ذره‏ای و تئوری تابعی چگالی پرداخته‏ایم و مقدماتی را در رابطه با نرم‏افزار محاسباتی wien2k و تقریب‏های مورد استفاده در این نرم‏افزار از جمله تقریب gga بیان کرده‏ایم. فصل دوم این پروژه مربوط به عنصر تیتانیوم، کاربردها و فازهای مختلف بلوریش می‏باشد. در فصل سوم، بسیاری از خواص فیزیکی از جمله خواص الکترونی، اپتیکی فازهای پایدار تیتانیوم را مورد بررسی قرار داده‏ایم و سپس تغییرات این خواص را در اثر اعمال فشار هیدرواستاتیکی گزارش داده‏ایم. در فصل چهارم، نانوزنجیرهای زیگزاگی و نردبانی تیتانیوم را با استفاده از تکنیک سوپرسل شبیه‏سازی کرده‏ و پس از اعمال یک‏سری محاسبات بهینه‏سازی، خواص اپتیکی و الکترونی و مغناطیسی این عناصر را مورد بررسی قرار داده‏ایم. در فصل پنجم با اعمال فشار هیدرواستاتیکی روی حالت پایدار نانوزنجیرهای زیگزاگی و نردبانی نحوه تغییرات خواص اپتیکی و الکترونی و مغناطیسی این نانوساختارها را گزارش داده‏ایم.

چکیده هدف از این پروژه محاسبه نوارهای انرژی ، بررسی ضرایب الاستیک و طیف فونون فاز ? و ? تیتانیوم می باشد.این پایان نامه در چهار فصل تدوین شده است که به شرح ذیل می باشد: فصل اول به صورت مقدمه برای معرفی فلز تیتانیوم ارائه می گردد که در این فصل به تاریخچه، ویژگی ها، کاربردها، گذار فاز و همچنین به معرفی ساختارهای پایدار و نیمه پایدار فلز تیتانیوم پرداخته ایم. فصل دوم با استفاده از نظریه تابعی چگالی سیستم بس ذره ای را مورد بررسی قرار داده ایم.سپس اتم های بلور را به عنوان یک دستگاه بس ذره ای در نظر گرفته و معادله شرودینگر برای کل بلور را مورد مطالعه قرار دادیم. به خاطر وجود جملات برهمکنشی، همیلتونین این دستگاه پیچیده است در نتیجه تنها راه موجود استفاده از روش های تقریبی مختلفی است که برای دستگاه های بس ذره ای در فیزیک ماده چگال ارائه شده است. در این تحقیق به دلیل استفاده از روش های flapw و شبه پتانسیل به توضیح کامل این دو روش پرداخته ایم. فصل سوم پاسخ های سیستم به اختلالات خارجی محاسبه شده از طریق نظریه تابعی چگالی، یک پتانسیل اضافی به سیستم وارد می کند که در قالب نظریه تابعی اختلالی چگالی مطرح می شود. در اینجا به منظور بررسی محاسبات دینامیکی شبکه و پاسخ های فونونی سیستم به ارتعاشات وارد بر آن، این نظریه را معرفی می کنیم. در نهایت در فصل چهارم با استفاده از دو کد محاسباتی wien2k و pwscf به محاسبه نوارهای انرژی، چگالی حالات، بهینه سازی انرژی حالت پایه بر حسب حجم با روش بیرچ مورنگان و محاسبه تعداد الکترون ها برای فاز ? پرداختیم و سپس اثر فشار روی مدول حجمی دو فاز ? و ? با استفاده از روش flapw و معادله حالت درجه سه بیرچ مورنگان بررسی کردیم. همچنین تغییرات حجم بر حسب تنش وارد بر سیستم در حالت پایه با روش شبه پتانسیل فوق نرم وندربیلت محاسبه شد. در آخر منحنی های پاشندگی، فرکانس های فونونی و ضرایب الاستیک مربوط به این دو ساختار را بدست آوردیم.

نانولوله های تک دیواره از یک لایه گرافیت لولا شده تهیه می شوند. نتایج تجربی، وابستگی دمایی رسانندگی گرمایی را نشان می دهد. این وابستگی با پارامترهای مختلفی همچون انتقال الکترون، کوانتش فونون مشارکت داده می شود. در بحث حاضر، رسانندگی گرمایی swntها بر حسب نوسانات شبکه (فونون ها) و الکترون های آزاد تعیین می شوند. رسانندگی گرمایی swnt ها تا 300کلوین مدل سازی شده و انحرافاتی در نمودارهایk-t برای swnt ها مشاهده می گردد که برحسب مدهای نوسانی فونونی توجیه می شوند. یک مدل نظری پیشنهادی برای رفتار رسانندگی گرمایی نسبت به دما نمایش داده می شود و برای نتایج تجربی تعمیم می یابد. این مدل به ما اجازه می دهد تا رسانندگی گرمایی swntها و انرژی پتانسیل گرمایی(tpe)را محاسبه کنیم. درفصل یک ساختار و خواص نانوتیوبهای کربنی مورد بررسی قرار می گیرد سپس در فصل دوم خواص گرمایی نانوتیوبهای کربنی اعم از ظرفیت گرمایی و رسانندگی گرمایی نانوتیوبها مورد بررسی قرار می گیرند در فصل سوم هدایت حرارتی در نانو لوله های تک دیوارهswntها و بستگی آنها به عوامل مختلفی مورد بررسی قرار می گیرد در فصل چهارم مدل سازی رسانندگی گرمایی swntها توسط هون (hone)و رنج های دمایی مختلف آن تعیین و رسانندگی گرمایی swntها به صورت تئوری محاسبه می شود همچنین انرژی پتانسیل گرمایی نانو تیوبهای تک دیواره تعریف و محاسبه می گردد.

امروزه بررسی ساختارهای بلوری بخش بزرگی از تحقیقات فیزیک حالت جامد را تشکیل می دهند. گذار ساختار بلوری در عناصر تحت اثر دو عامل تغییرات فشار و دما اتفاق می افتد. فلز تیتانیوم (با عدد اتمی 22 در گروه biv و در دور چهارم جدول تناوبی) در حالت جامد در شش ساختار بلوری: ? (هگزاگونال فشرده)، ? (هگزاگونال)، ?، ? (hcp واپیچیده)، ? (bcc واپیچیده) و ? (مکعبی مرکز حجمی) متبلور می شود. ساختارهای ? و ? به ترتیب ساختارهای پایدار در دمای پایین و بالا هستند. ساختار ?، شناخته شده ترین ساختار ناپایدار تیتانیوم ویژگی های خاصی (رسانایی الکتریکی متفاوت،...) از خود نشان می دهد. در این پایان نامه گذار ساختار ??? را تحت اثر افزایش فشار هیرواستاتیک بررسی کردیم، هم چنین دو کمیت مدول حجمی و مشتق آن برای هر دو ساختار ? و ? محاسبه شده است. اندازه گیری دقیق این کمیت ها برای کاربردهای صنعتی بسیار اهمیت دارد. در فیزیک حالت جامد، ساختار پایدار در کمینه انرژی آزاد گیبس قرار می گیرد بنابراین باید کمیت های تشکیل دهنده انرژی آزاد گیبس (آنتالپی، دما و آنتروپی) را اندازه گیری کرد. برای حل معادله شرودینگر در بلورها از تئوری تابعی چگالی (dft) استفاده می شود. این تئوری محاسبات را در دمای صفر کلوین انجام می دهد، در این دما انرژی آزاد گیبس با آنتالپی برابر است. نرم افزارهای مختلفی بر مبنای این تئوری توشته شده است که ما wien2k را انتخاب کردیم. برای محاسبه آنتالپی (انرژی، فشار و حجم) انرژی های به دست آمده از نرم افزاربر حسب پارامترهای شبکه (حجم) را با معادله حالت درجه سه بیرچ مورناگان برازش دادیم. معادله پارامترهای شبکه بر حسب فشار را برای هر دو ساختار به دست آوردیم و در نهایت با تشکیل انرژی آزاد گیبس برای هر دو ساختار فشار گذار ??? را محاسبه کردیم.

مجموعه دگرگونی گشت در جنوب غربی شهرستان فومن و مشرق ماسوله برونزد دارد. این منطقه، به عنوان بخشی از البرز غربی، در زون گرگان-رشت واقع شده است. سنگهای این مجموعه در طی فاز کوهزایی هرسی نین در رخساره شیست سبز تا آمفیبولیت دگرگون شده اند. مجموعه دگرگونی گشت را به دو بخش فوقانی و تحتانی تقسیم بندی کرده اند، شامل تناوب ستبری از سنگهای رسوبی و آتشفشانی (مافیک- فلسیک) دگرگونه که به پرکامبرین- پالئوزوئیک نسبت داده شده اند. این دو بخش از نظر لیتولوژی، فابریک و درجه دگرگونی، متفاوت هستند. این مجموعه دگرگونه را توده های نفوذی مافیک و اسیدی با سن های مختلف قطع کرده اند. مجموعه دگرگونی گشت از انواع شیستهای پلیتی- پسامیتی و پلیتی - آذرآواری و شیستهای مافیک تا آمفیبولیت و متابازیت تشکیل شده است، که در آنها انواع فابریک های دگرگونی و دینامیکی دیده می شود. مطالعات ژئوشیمیایی نشان دادند که سنگهای دگرگونی تحت مطالعه عمدتاً دوقطبی فلسیک - مافیک با ماهیت کالکوآلکالن، تحولی تا آلکالن هستند. سنگهای فلسیک عمدتاً ماهیت کالکوآلکالن پتاسیم بالا و سنگهای مافیک ماهیت تحولی تا آلکالن و فقیر از پتاسیم دارند. سنگهای مافیک مجموعه دگرگونی گشت اعم از شیست سبز، آمفیبولیت و متابازیتها از نظر منشاء و محیط تکتونیکی شباهت هایی را با محیطهای گسترش میان اقیانوسی و جزایر قوسی نشان می دهند. اما مجموعه شواهد زمین شناسی، سنگ شناختی و ژئوشیمیایی در این پژوهش حاکی از قرابت آنها با یک محیط کششی پشت قوسی است. در شمال غرب گشت، مجموعه افیولیتی شاندرمن رخنمون دارد که حاکی از زایش و ظهور پوسته اقیانوسی در آن محدوده است.

بررسی خواص اپتیکی مواد از دیر باز مرد توجه دانشمندان بوده است. این ره یافت اطلاعات دقیقی را در مورد ساختار نواری و خواص الکتریکی آنها در اختیار ما قرار می دهد. در این میان خواص اپتیکی فلزات از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. در میان تئوری های مختلف تئوری تابع چگالی توصیفی بهتر و دقیق تر از ویژگی های سیستم در اختیار ما قرار می دهد تا جای که انحراف از مقادیر تجربی را به کمتر از چند درصد کاهش می دهد. در این پایان نامه در ابتدا به بررسی خواص اپتیکی فازهای ? ،? و?تیتانیوم خواهیم پرداخت و نتایج را با نتایج تجربی مقایسه خواهیم کرد. پس از آن به بررسی خواص اپتیکی نانو سیم های فوق نازک تیتانیوم با استفاده از نظریه تئوری تابع چگالی می پردازیم و اثر محدودیت کوانتومی را بررسی می کنیم.در انتها نیز به بررسی خواص الکتریکی ، اپتیکی و مغناطیسی نانو سیم های تیتانیوم خواهیم پرداخت .نانو لوله های فلزی به دلیل کاربردهای گسترده آنها در سنسوره ، کاتالیست ها ، رزوناتورهای نانو مکانیکی ، میکروسکوپ های میدان- نزدیک و وسایل اپتیکی بخش مهمی از نانو ساختار ها را تشکیل می دهند.از نانو سیم های فلزی در نوک سوزنی میکروسکوپ های گسیل میدانی (fe) استفاده می شود. دلیل این کاربرد رسانندگی بالای الکتریکی این نانو لوله های است. به صورت تجربی نوک های fe از جنس مس، تنگستن، طلا و نقره ساخته شده است. نانو سیم های تیتانیوم نیز در این میان خواص متمایز و برجسته ایی را می تواند از خود نشان دهد که لزوم بررسی این نانو سیم ها را نشان می دهد. از نظر تجربی نانو سیم ها ی تیتانیوم را می توان بر روی آکسید آلومینیوم رشد داد. این کار با استفاده پرتویی از یون های ga+ و میکروسکوپ های نیروی اتمی (afm) انجام می شود. تمامی محاسبات در چهار چوب تئوری تابع چگالی با استفاده از پتانسیل کامل موج تخت خطی تعمیم یافته و اربیتال محلی (flapw+lo)در نرم افزار wien2k انجام شده است. اثرات تبادلی وهمبستگی با استفاده از تقریب گرادیان تعمیم یافته (gga) انجام شده است و در چهار چوب (pbe)انجام شده است. این روش یکی از دقیق ترین روش های شبیه سازی و محاسبه خواص فیزیکی مواد است. برای بهینه سازی ساختار نانو سیم های از نرم فزار quantum sperso استفاده شده است.

امروزه، دیودهای نورگسیل آلی به عنوان منبع نور، کاربردهای فراوانی در ساخت نمایشگرها و قطعات انعطاف پذیر پیدا کرده اند. گروههای تحقیقاتی مختلفی هم در داخل و هم در خارج از کشور مشغول کار بر روی این نوع از دیودها هستند. گروههایی چون bradley در دانشگاه imperial college london، williams در دانشگاه durham انگلستان، burn در دانشگاه queensland استرالیا، موسسه تحقیقاتی phillips در آلمان، از جمله مراکزی هستند که در این زمینه کار می کنند. تحقیقات انجام گرفته در این زمینه پیشرفت های فراوانی را در زمینه، ساخت قطعاتی با طول عمر بیشتر و هزینه کمتر، نوردهی بالا، مقاوم در برابر رطوبت و دمای زیاد، به ارمغان آورده است. شناخت و درک مفاهیم فیزیکی و اصولی این نوع از دیودها، یک قدم اساسی برای بهینه سازی آنها می باشد. تحرک حامل بار به عنوان مهم ترین ویژگی یک دیود نور گسیل آلی، نقش مهمی در کارکرد این نوع دیودها دارد. تحرک بار، به کمیتهای گوناگونی بستگی دارد، به طوریکه تغییر هر کدام از این کمیتها، تاثیر به سزایی در افزایش و یا کاهش تحرک خواهد داشت. وابستگی تحرک به پارامترهایی همچون، دما، ولتاژ، غلظت حامل بار، میدان الکتریکی، ضخامت لایه آلی و غیره، مواردی هستند که مورد بررسی قرار گرفته اند. از آنجائیکه مواد آلی به هر دلیلی ممکن است شامل ناخالصی باشند، که این ناخالصی ها به عنوان تله مانعی خواهند بود در جهت حرکت حامل های بار، به همین دلیل مطالعه این نوع تاثیر بر روی تحرک، از اهمیت فراوانی برخوردار است و بسیار به آن پرداخته شده است. آلائیده کردن ماده آلی یکی از روشهایی است که می تواند به بهبود ویژگی های آن کمک کند. لذا مطالعه تحرک مواد آلی داپه شده، موردی است که به سهم خود، مورد بررسی قرار گرفته است. کنترل تحرک بار، قدم اساسی در جهت بهبود کارآرائی این دیودهاست. یکی از روشهایی که از طریق آن می توان به این هدف رسید، کنترل اندازه ذرات لایه نشانی شده است. این کار برای اولین بار در سال 2006 انجام شد و مشاهده شد که از طریق تغییر آهنگی که توسط آن ذرات لایه نشانی می شوند، می توان اندازه آنها را کنترل کرد. پایان نامه پیش رو، به مطالعه و بررسی نتایج حاصل از این موضوع پرداخته است. راستای این پروژه، بررسی نظری این فرایند بر روی یک دیود نور گسیل آلی مبتنی بر alq3 است. در این کار، به تاثیر این فرآیند بر روی ویژگی خاصی از ماده، که این ویژگی فواصل درون مولکولی است، نگاهی خواهیم داشت. سپس نحوه تغییرات تحرک با تغییر آهنگ تبخیر را بررسی خواهیم کرد. این پایان نامه مشتمل بر 4 فصل می باشد. در فصل اول مقدمه ای بر آشنایی و معرفی دیود نورگسیل آلی خواهیم داشت. در فصل دوم به شرح و توضیح ساختار oled و نحوه عملکرد آن، فرآیندهایی که منجر به گسیل نور از آن می شود، معرفی oled های چند لایه، نحوه تزریق و انتقال بار در داخل دیود، معرفی معادلات حاکم منجمله معادلات پیوستگی، معادله پواسون و معادلات حاکم بر تشکیل اکسایتون خواهیم پرداخت. در فصل سوم، ابتدا مفهوم تحرک را خواهیم گفت و سپس به معرفی مدلی که برای آن در نظر گرفتیم خواهیم پرداخت. در ادامه بسط پارامترهای موجود در رابطه مورد نظر و بیان آنها بر اساس پارامترهای مربوط به ماده آلی، را خواهیم داشت. سپس به شبیه سازی تاثیر تغییرات این پارامترها بر روی تحرک خواهیم پرداخت و خواهیم دید که وابستگی و تابعیت تحرک نسبت به اندازه ذرات چگونه است و با تغییر آن، تحرک به چه نحو تغییر خواهد کرد. سپس از مباحث مطرح شده، نتیجه گیری و در انتها به ارائه چند پیشنهاد برای ادامه کار می پردازیم.

در سالهای اخیر دارو رسانی هدفمند با استفاده از نانو ذرات دارای عوامل ضد سرطان بدلیل دارا بودن توانایی منحصر بفرد در تجمع در محل تومور بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از مشخصات بارز نانو داروها می توان به افزایش قدرت نفوذ و طول اثر دارو در بافت سرطانی اشاره نمود. گزینش مناسب سلولهای سرطانی توسط داروهای ضد سرطان مهمترین مشکلی است که در شیمی درمانی وجود دارد. در این راستا داروهای ضد سرطان نه تنها بر سلولهای سرطانی اثر گذارند، بلکه سلولهای سالم نیز از این تاثیرات در امان نیستند. که در نهایت منجر به اثرات جانبی شدیدی خواهد شد. با این اوصاف دارو رسانی هدفمند بعنوان روشی نوین برای درمان سرطان توجهات عمده ای را بخود جلب کرده است. موسسه ملی فناوری نانو امریکا(nni) در تلاش برای تعریف مرزهای فناوری نانو حدود مشخصی را پیشنهاد کرده. طبق این تعریف”نانو فناوری شناخت و کنترل ماده در ابعاد نزدیک به 100_1 نانو متر است“. در نتیجه هر ساختار کوچکتر از صد نانومتر یک نانو ساختار است. در این راستا نانو لوله کربنی با قطری در حدود nm25_2 یک نانو ساختار محسوب میشود. نانو لوله کربنی را می توان یک پوسته گرافیتی دانست که سیلندر گونه لوله شده است. در فرایند تشکیل گرافیت یک اربیتال s و دو اربیتال p با هم ترکیب می شوند و تشکیل سه اربیتال هیبریدی sp2 تحت زاویه 120 درجه را می دهند. این پیوند کوالانسی در صفحه را پیوند ?)پیوند سیگما) می گویند. بقیه اربیتالهای p بر صفحه پیوندهای سیگما عمودند و در اندرکنش های بین لایه ای شرکت میکنند که به پیوند ? معروف اند. این پیوند غیر کووالانسی اساس اتصال گروه های عاملی مختلف بر سطح خارجی نانو لوله کربنی را تشکیل می دهد. از ویژگی های دیگر نانولوله کربنی می توان به قدرت نفوذ بالا بدرون سلولها و عدم سمیت و آبدوستی نانولوله های کربنی عاملدار شده اشاره نمود.که در مجموع موجب شده حجم قابل توجهی از مطالعات اخیر بر روی دارو رسانی هدفمند با استفاده از نانو لوله های کربنی متمرکز شود. بطور کلی مهمترین چالش پیش روی دارو رسانی هدفمند رسانش دارو به موضع دقیق تومور است. در این راستا نانو ذرات،قابلیت رسانش دارو را هم بطور غیرفعال(passive targeting) و هم بطور فعال(active targeting)دارند. در رسانش غیر فعال،گروههای عاملی بارگذاری شده باعث به حد اقل رساندن تصفیه نانو ذرات توسط کلیه ها شده و همچنین قدرت نفوذ و ماندگاری دارو افزایش می دهندenhanced permeability and retention) (epr)). همچنین پیوند ایجاد شده بین یک لیگاند از نانو ذره و یک گیرنده سطحی بر روی سلول باعث رسانش فعال می شود. در این مطالعه بعد از قرار دادن نانو لوله کربنی تحت فرایند اکسایشی، o-cnt حاصل می –شود.o-cnt به آن دسته از نانولوله های کربنی اطلاق می گردد که با گروه کربوکسیل عاملدار شده اند. در ادامه نانو ذرات fe3o4 بر نانو لوله کربنی به روش هم رسوبی بار گذاری شده و کامپوزیت نانو ذره اکسید آهن- نانو لوله کربنی(o-cnt@fe3o4) حاصل می گردد. از جمله محاسن کامپوزیت(o-cnt@fe3o4) می توان به دارا بودن فرکانس تشدید پلاسمونی سطحی?p)) در نزدیکی طیف فرا بنفشnear infrared radiation (nir) اشاره نمود که با اعمال تابش nir میتوان به ایجاد گرما در موضع تومر و همچنین کنترل آزاد سازی دارو پرداخت. در این پژوهش برای بررسی نفوذ نانو ذرات به درون سلول های هدف، نانولوله کربنی را با ماده فلورسنت(fluorescein isothiocyanate(fitc)) عامل دار می کنیم. برای بارگذاری گروههای عاملی fitc و فولیک اسید(fa) بر روی o-cnt@fe3o4 از (hexamethylendiamine)hmda استفاده می کنیم. برای این منظور ابتدا منومرهای fa-hmda و fitc-hmda را تشکیل داده و سپس این دو مونومر بر o-cnt@fe3o4 بارگذاری می شوند. در انتها پلی اتیلن گلیکول (peg) نیز بار گذاری شده و محصول نهایی یعنی کامپوزیت نانو ذره آهن-نانو لوله کربنی-پلی اتیلن گلیکول- فولیک اسید (peg-fa(fitc)-cnt@fe3o4) حاصل می گردد. در فرایند دارو رسانی با اعمال میدان مغناطیسی، نانو ذره آهن که یک ماده پارامغناطیس است دارو را به موضع تومر هدایت میکند(passive targeting) . همچنین پیوند ایجاد شده بین fa بعنوان لیگاند و گیرنده سطحی سلول بخش دیگری از فرایند دارو رسانی را شامل می شود(avtive targeting). در ادامه بارگزاری peg باعث افزایش نیمه عمر زیستی نانو ذرات در جریان خون شده و مانع از شناسایی آنها توسط سلولهای دفاعی می شود (passive targeting). در این بررسی بر آن هستیم تا علاوه بر سنتز کامپوزیت(peg-fa(fitc)-cnt@fe3o4) بعنوان حامل دارو، به بررسی قابلیت بارگذاری، میزان آزاد سازی و همچنین سرعت آزاد سازی دارو ازین کامپوزیت پرداخته و مزیت این روش دارو رسانی هدفمند را در مقایسه با روشهای دیگر مورد مطالعه قرار دهیم.

زیرکونیم یکی از عناصر فلزی گروه 4b می باشد که مورد توجه بسیاری از محققین و پژوهشگران قرار دارد در دما و فشارهای مختلف فازهای شناخته شده و پایداری دارد که یکی از آنها ? است. این فاز در دمای بالا شکل می گیرد و دارای ساختار مکعبی مرکز حجمی می باشد . به دلیل خواص ویژه ای که دارد دارای کاربردهای فراوان در صنایع و تکنولوژی است لذا شناخت خواص فیزیکی آن می تواند نقش تعیین کننده ای در پیشبرد این اهداف داشته باشد .هدف از این پروژه بررسی چگالی حالت زیرکونیم و محاسبه نوارهای انرژی آن می باشد کلیه محاسبات به کمک نرم افزار wien2k و با استفاده از روش flapw وتقریب شیب تعمیم یافته gga انجام می گیرد و با استفاده از اثر فشار بر روی پارامتر شبکه می توان به چگونگی تغییرات ساختار نواری پی برد .در نهایت این نتیجه به چشم می خورد که با افزایش ثابت شبکه دانسیته چگالی حالت افزایش می یابد وهمچنین با افزایش فشار از میزان رسانش زیرکونیم در فاز مکعب مرکزدار ((bcc کاسته خواهد شد.

به علت خصوصیات ویژه ای است که در نانو ساختارها وجود دارد در سالهای اخیر خواص مختلف فیزیکی مواد در این مقیاس مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. مواد در ابعاد نانو به شکل های گوناگونی ساخته می شوند مانند نانو لوله ها، نانو زنجیرها، نانو میله ها، نانو سیم ها و غیره. یکی دیگر از انواع نانوساختارها، نانوسیم ها هستند که خواص غیر قابل پیش بینی از خود نشان می دهند. نانوسیم ها موادی هستند که در یک بعد گسترش یافته و در دو بعد دیگر محدود شده اند. نانوسیم های نیم رسانا دارای خصوصیات اپتیکی و الکترونی ویژه ای هستند و در ابزارهایی که برای اندازه گیری در ابعاد نانو مورد استفاده قرار می گیرند کاربرد دارند. در این پروژه خواص الکترونی نانوسیم tic در راستای {001} مورد توجه می باشد. tic یک نیمه رساناست و همانطور که ذکر شد نانو سیم های نیمه رسانا بسیار مورد توجه می باشند. بدین منظور ساختار ما با استفاده از نرم افزار wien2k و با به کار گیری تکنیک ابر سلول شبیه سازی شده است. محاسبات ما بر پایه نظریه تابعی چگالی و روش موج تخت تعمیم یافته خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw) استوار است. همچنین برای محاسبه انرژی تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته(gga) بهره گرفته ایم. پس از یافتن طول بهینه بر مبنای کمینه ی انرژی و پایداری ساختار، به بررسی خواص الکتریکی و اپتِیکی و همچنین تاثیر قطر بر این ساختار خواهیم پرداخت. با رسم نمودارهای چگالی حالت و به دست آوردن ساختار نواری، خواص الکتریکی را بررسی می کنیم و در هر دو حالت نانو و انبوهه گاف انرژی را بدست می آوریم و با هم مقایسه می کنیم و میزان رسانندگی را در دو ساختار بررسی میکنیم. همچنین پس از مقایسه ی خواص الکتریکی نانوسیم با حالت انبوهه، خواص اپتیکی از جمله ضریب جذب، ضریب بازتابش، رسانندگی اپتیکی و انرژی اتلاف مورد مطالعه قرار خواهد گرفت که در این بررسی از تابع دی الکتریک که دارای دو بخش حقیقی و موهومی است نیز استفاده خواهیم کرد. به کمک طیف های مربوطه می توان اطلاعاتی راجع به خواص اپتیکی بدست آورد از جمله به کمک طیف انرژی اتلاف و رسانندگی اپتیکی می توان به خصوصیاتی همچون ماکزیمم قله های پلاسمونی(بیشینه ی میزان اتلاف) و همچنین بیشترین و کمترین میزان رسانندگی اپتیکی در محدوده ی مشخصی از انرژی دست یافت و از ضرایب جذب و بازتابش می توان به بررسی میزان جذب و انعکاس نانوسیم های کاربید تیتانیوم پرداخت. در نهایت می بینیم که تغییراتی در خواص اپتیکی این نانو سیم نسبت به حالت انبوهه مشاهده می شود. همچنین در آخر با تغییر طول بهینه و کشش شبکه به تاثیر قطر بر روی تمامی خواص ساختار مانند خواص الکتریکی و اپتیکی می پردازیم چرا که خواص فیزیکی ساختارها به اندازه و ابعاد آنها بستگی دارد، این تغییر طول ابر سلول به معنی تغییر دادن طول ابر سلول در یک یا دو راستاست که ما در این پروژه در دو راستا این کار را انجام داده ایم. بنابراین با تغییر طول ساختار در دو بعد و ثابت نگه داشتن بعد دیگر، تاثیر افزایش قطر را نیز بر روی خواص الکترونیکی مانند گاف انرژی و خواص اپتیکی ذکر شده در بالا خواهیم دید.

بازرسی غیرمخرب به صورت گسترده در بخش های حساس صنعت به منظور آشکارسازی نواقص و ترک های سطحی و زیرسطحی مورد استفاده قرار می گیرد. این پایان نامه روشی را با نام بسط ویژه توابع روی نواحی قطع شده (tree method) توصیف می کند که با استفاده از آن می توان پتانسیل برداری مغناطیسی را برای سیم پیچی با تقارن محوری و دارای هسته ی i-شکل با سطح مقطع مستطیل شکل، واقع شده در فضای بالای صفحه ی رسانای چندلایه ای دارای نقص استوانه ای زیرسطحی هم محور با سیم پیچ محاسبه کرد. با اعمال شرط مرزی دیریکله ی همگن روی بیرونی ترین مرز مسئله، پاسخ ها بر حسب پتانسیل برداری که شامل ویژه توابع بدست آمده از حل معادلات ویژه مقداری می باشد، فرمول بندی می شوند. ضرایب بسط، از طریق حل دستگاه ماتریسی که با اعمال شرایط حاکم بر فصل مشترک ها بدست آمده، قابل تعیین می باشند. نهایتاً، عبارت چگالی جریان گردابی، چگالی شار مغناطیسی و مقاومت ظاهری در نواحی مختلف، به صورت "شکل بسته" بدست می آیند. در ابتدا، مسئله برای یک سیم پیچ رشته ای تک حلقه و سپس با استفاده از اصل برهم نهی برای یک سیم پیچ دارای سطح مقطع مستطیلی حل می شود. بررسی ها را با مسئله ی سیم پیچ بدون هسته آغاز کرده، سپس به منظور افزایش چگالی جریان القایی، هسته ی فریت را اضافه خواهیم کرد. نتایج بدست آمده از این محاسبات در توافق بسیار خوبی با نتایج حاصل از شبیه سازی در بسته ی نرم افزاری comsol، که بر اساس روش المان محدود عمل می کند، می باشند.

دراین پایان نامه توضیحاتی در مورد روش حل مسائل بس ذره ای به روش تئوری تابعی پتانسیل (dft) ارائه می شود. تقریب بورن اپنهایمر که برای حل معادله شرودینگر بس ذره ای به کار می رود شرح داده می شود. سپس قضایای هوهنبرگ و کوهن در مورد تئوری تابعی پتانسیل شرح داده می شوند. و در مرحله بعد خود تئوری تابعی پتانسیل را معرفی می کنیم. معادلات کوهن و شام، که در سال 1965 ارائه شده است، تئوری تابعی پتانسیل را به یک ابزار کاربردی تبدیل می کند. این معادلات یک روش عملی برای بدست آوردن چگالی حالت پایه هستند. در مرحله بعد یعنی بعد از استفاده از تقریب ها و تئوری تابعی پتانسیل نوبت به حل معادله شرودینگر می رسد. برای حل معادله شرودینگر سیستم بس ذره ای روش های مختلفی برای تعریف پایه های فضا وجود دارد که در اینجا به توصیف روش های موج تخت تقویت شده (apw)، و روش موج تخت تقویت شده خطی (lapw) که مورد استفاده نرم افزار wien2k می باشد می پردازیم. در مرحله بعد توضیحاتی در مورد فیزیک فونون ها و نحوه بدست آوردن خواص گرمایی مورد بررسی در این پایان نامه از فونون ها و نرم افزار فونوپی و نحوه محاسبه خواص گرمایی مواد توسط این نرم افزار پرداخته می شود. در ادامه توضیحاتی در مورد ویژگی ها و خواص ماده tic ارائه می شود. کاربید تیتانیوم یک ماده سرامیکی دمای بالاست و قابلیت استفاده در محیط های بسیار گرم و فرساینده را به عنوان پوشش محافظ دارا می باشد. همچنین می توان از آن در دستگاه های برش نیز استفاده کرد، مخصوصا دستگاه های برشی که باید در دماهای بالا کار کنند. از نظر گرمایی و الکتریکی یک رسانای ضعیف به شمار می رود. از نانوسیم های کاربید تیتانیوم در کاربردهای گسیل میدانی نیز استفاده می شود. در بخش بعد نحوه تعریف ساختار نانوسیم های tic که در اینجا بصورت لایه ای از نانوسیم های موازی با قطر 2.23 آنگستروم تعریف شده اند و نحوه بهینه سازی این ساختار می پردازیم. در اینجا سلول واحدی تعریف می کنیم که دارای 8 اتم است و ابعاد سلول واحد در راستاهای افقی بزرگ در نظر گرفته می شود تا در ساختار ما بین نانوسیم ها خلأ تعریف شود و محاسبات عملا بر روی یک نانوسیم انجام گیرند. بعد از مینیمایز کردن ساختار اتم ها در راستاهای x و y تا حدی به هم نزدیک نی شوند که اتم های تیتانیوم با یکدیگر پیوند برقرار می کنند. ولی از آنجایی که پارامتر شبکه در راستای عمودی دو برابر طول پیوند تیتانیوم با کربن در حالت تعادلی ساختار انبوهه است، ساختار ما در این جهت تغییری نمی کند، چرا که در راستای عمودی ساختار ما فرقی با حالت انبوهه ندارد. ولی با رسم نمودار انرژی کل ساختار برحسب طول های مختلف پارامتر عمودی شبکه (c) متوجه می شویم که وضع تعادلی ساختار ما در این طول بدست نمی آید بلکه در طول 7.9334 آنگستروم ساختار در حالت تعادل قرار دارد. پس در ساختار بهینه طول پارامتر عمودی شبکه را برابر این مقدار در نظر می گیریم. و در نهایت نتایج محاسبات گرمایی انجام شده بر روی این ساختار را با استفاده از نرم افزار فونوپی ارائه می کنیم. این نتایج عبارتند از ظرفیت گرمایی مولی، انرژی آزاد هلمهولتز، انتروپی و انرژی کل شبکه. نتایج ما با نتایج مورد انتظار از داده های نظری مطابقت خوبی دارد. همچنین داده های تجربی نیز به این داده ها نزدیک هستند. با مقایسه نتایج حالت نانو با نتایج بدست آمده از حالت انبوهه به این نتیجه می رسیم که خواص گرمای بررسی شده برای ساختار نانو کمتر از این خواص در حالت انبوهه هستند و از آنجایی که ماده tic یک ماده سرامیکی دمای بالاست به این نتیجه می رسیم که برای استفاده از این ماده به عنوان پوشش های محافظ بهتر است از حالت انبوهه استفاده کنیم. و از حالت نانو می توان در جاهایی مثل کاربرد های گسیل میدانی استفاده کرد.

در دهه های اخیر خواص مختلف فیزیکی مواد در مقیاس نانو مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. علت این امر خصوصیات ویژه ای است که در نانو ساختار ها وجود دارد. یکی از انواع نانو ساختار ها، نانو سیم های فوق نازک یا همان نانو زنجیر ها هستند. نانو زنجیر ها همواره خواصی غیر قابل پیش بینی از خود نشان می دهند به طوری که حتی در برخی موارد نانو زنجیر های عناصر نارسانا خاصیت رسانندگی بیشتری از نانو زنجیر های فلزی دارند. اخیراً مطالعاتی در زمینه های تجربی و نیز تئوری در مورد نانو زنجیر های تیتانیوم انجام شده است. خواص ویژه مغناطیسی این نانو زنجیر ها از موارد جالب توجه است. تولید این نانو زنجیر ها بر روی نانو لوله های کربنی انجام شده است. مطالعات تئوری نشان داده است که نانو زنجیر های تیتانیوم دارای چهار ساختار مختلف خطی، دایمر، نردبانی و زیگزاگی است. در این پژوهش خواص فیزیکی نانو زنجیر های خطی و دایمر تیتانیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور ساختار ها با استفاده از نرم افزار wien2k و با بکارگیری تکنیک ابر سلول شبیه سازی شدند. این نرم افزار با استفاده از نظریه تابعی چگالی به مطالعه سیستم های بس ذره ای می پردازد. پس از یافتن طول بهینه بر مبنای کمینه انرژی به بررسی خواص الکترونی، مغناطیسی و اپتیکی این ساختار ها پرداختیم. انجام محاسبات مغناطیسی موید وجود خاصیت مغناطیسی در این ساختار ها است. با رسم نمودارهای چگالی حالت خواص الکترونی را بررسی کردیم. پیوستگی طیف چگالی حالت در این نمودارها نشان می دهد که نانو زنجیر های تیتانیوم نیز مانند حالت حجم این عنصر فلزی هستند. پس از مقایسه انرژی های کل هر ساختار در هر دو حالت مغناطیسی و غیر مغناطیسی و یافتن حالت پایدار تر، خواص اپتیکی مورد مطالعه قرار گرفت. در ادامه با تغییر دادن طول ابر سلول خواص فیزیکی یاد شده مورد بررسی قرار گرفت. تغییر طول باعث تغییر حجم ساختار ها شده و در نتیجه آن فشار وارد شده بر ساختار ها تغییر می کند. ما در این محاسبات دریافتیم که ممان مغناطیسی ساختار ها با تغییر دادن طول ابر سلول تغییر می کند. هم چنین تغییراتی در خواص الکترونی و اپتیکی ایجاد شده است.

در این پایان نامه، از شیوه ای نوین برای تولید نانو میله های zno بر روی زیرآیند شیشه استفتده شده است که تا کنون گزارش نشده است. ابتدا لایه های نازک zn در خلأ 10-^5 mbar در سه چیدمان مختلف لایه نشانی شد. در چیدمان اول، لایه ها در حضور میدان الکتریکی v/m000,10 لایه نشانی شد. در چیدمان دوم و سوم لایه ها در حضور میدان الکتریکی v/m000,10 و میدان مغناطیسی حاصل از یک و دو آهنربای نئودیمیوم تخت لایه نشانی شد. تصاویر fesem حاصل از این نمونه ها نشان داد که لایه های رشد کرده در هر سه چیدمان، به شکل نانو شیت و نانو پک است. میدان الکتریکی و مغناطیسی مورد استفاده در آزمایش، به کنک نرم افزار cst شبیه سازی گردید. سپس نمونه ها در کوره به مدت 4 ساعت و در دمای 500? اکسید گردیدند. تصاویر fesem حاصل از نمونه ها، نشان دهنده رشد نانو میله ها بود که کبریتی ئ تیغه ای بودند. مشاهده گردید که در چیدمان دوم، رشد نانو میله ها افزایش داشته و عمدتا به شکل تیغه ای است. در چیدمان سوم، نانو میله ها تمایل بیشتری به رشد کبریتی داشتند. نمونه های تولید شده، به عنوان حسگر گاز برای گاز اتانول و گاز شهری استفاده شد و مشاهده گردید که نمونه های حاصل از چیدمان دوم، حساسیت بیشتری داشتند.

در دهه های اخیر خواص مختلف فیزیکی مواد مختلف مواد در مقیاس نانو مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. علت این امر خصوصیات ویژه ای است که در نانوساختارها وجود دارد. یکی از انواع نانوساختارها، نانوسیم ها هستند. نانوسیم ها موادی هستند که در یک بعد گسترش یافته ودر دو بعد دیگر محدود شده اند. نانوسیمهای نیم رسانا کاربرد ویژه ای در صنعت دارند. بنابراین در این پروژه خواص فیزیکی نانوسیم tic که ماده ای نیمه رساناست، مورد بررسی قرار گرفت. در اینجا خواص فیزیکی 0{مورد توجه می باشد.. بدین منظور ساختارما با استفاده ازنرم 0 نانوسیم تیتانیوم کاربید در راستای } 1 افزار wien2k و با به کارگیری تکنیک ابرسلول شبیه سازی شده است. محاسبات ما برپایه نظریه تابعی چگالی) dft ( و روش موج تخت تعمیم یافته خطی با پتانسیل کامل) fp-lapw ) استوار است. برای محاسبه انرژی تبادلی همبستگی از تقریب شیب تعمیم یافته ) gga ( بهره گرفته ایم. پس از یافتن طول بهینه بر مبنای کمینه ی انرژی وپایداری ساختار، به بررسی خواص فیزیکی این ساختار خواهیم پرداخت. با استفاده از نمودار انرژی بر حسب پارامترشبکه) c (، مدول یانگ را بدست آوردیم. سپس با استفاده از نرم افزار فونوپی، مدول حجمی) b ( را محاسبه کرده وبا داشتن این دو مدول، مدول برشی ) g( و ضریب پواسون) ʋ( را بدست آوردیم. سپس با استفاده از نرم افزار فونوپی، ظرفیت گرمایی در فشار ثابت) pc( رادر دماهای ) 0 تا 1000 کلوین( بررسی کردیم. همچنین خاصیت مغناطیسی نانوسیم را بررسی کردیم.برای بررسی صحت محاسبات این خواص رابرای تیتانیوم کاربید در حالت انبوهه نیز انجام دادیم. محاسبات نشان می دهند نتایج حاصل از تیتانیوم کاربید در حالت انبوهه توافق خوبی با مقادیر تجربی وتئوری که توسط دیگران انجام شده است، دارد . با مقایسه نتایج حاصل از نانوسیم با حالت انبوهه آن، باین نتیجه رسیدیم خواص مکانیکی نانوسیم تیتانیوم کاربید مثل مدول یانگ، مدول حجمی، مدول برشی در حالت نانو بیشتر از حالت انبوهه آن است . افزایش در مقدار مدولها بدلیل پیوندی است که اتمهای ti نانوسیم فشار بیشتری را دراثرتغییرات tic تیتانیوم کاربید در حالت پایداردارند. این مقایسه بیان می کند نانوسیم تیتانیوم کاربید در حالت پایداردارند. این مقایسه بیان می کند نانوسیمtic فشار بیشتری را دراثرتغییرات می تواند متحمل گردد.همچنین در حالت نانو، ظرفیت گرمایی در فشار ثابت با افزایش دما مانند حالت انبوهه آن افزایش می یابد ولی در یک دمای مشخص، مقدارش کمتر از حالت انبوهه است که این امر بدلیل کاهش درجات آزادی در حالت نانو می باشد. همچنین نانوسیم تیتانیوم کاربید دارای خاصیت مغناطیسی نمی باشد در حالیکه تیتانیوم کاربید در حالت انبوهه خاصیت پارامغناطیسی دارد.

امروزه خواص فیزیکی مواد مختلف در مقیاس نانو بسیار مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. علت این امر وجود خصوصیات ویژه ای است که در نانوساختارها می باشد. یکی از انواع نانوساختارها، گرافن متخلخل است. این ماده نیم رساناست و کاربرد ویژه ای در صنعت دارد. ساختار گرافن متخلخل شبیه به گرافن است با این تفاوت که روزنه هایی در محدوده نانو توسط دو روش معروف سنتز پایین به بالا و میکروسکوپ انتقال الکترونی ،درونش ایجاد می گردد که باعث تغییر خواص آن نسبت به گرافن می شود. در این پروژه ناخالصی هایی را روی گرافن متخلخل به روش عاملدار شدن یا جایگزینی قرار می دهیم و سپس تغییرات را بررسی می کنیم. در این تحقیق خواص فیزیکی گرافن متخلخل در اثر جایگزیدگی ناخالصی مورد بررسی قرار می گیرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.