در این تحقیق به بررسی برهمکنش میان مدل های ساختاری مختلف از گرافیت و مولکول استیلن پرداختیم و بدین منظور روشهای اوربیتال مولکولی نیمه تجربی نظیر am1 ،pm3، pm6 و روش آغازین اختلال مولرپلست مرتبه 2 (mp2) را به کار گرفتیم. در این پروژه تحقیقاتی، محاسبات با استفاده از نرم افزارهایی همچون mopac-2009،hyperchem وgamess صورت گرفت. به طور کلی 9 کنفورمر مختلف از سیستم استیلن-گرافیت را مدلسازی کرده و مولکول استیلن را به صورت گام به گام به سه مدل ساختاری مختلف از گرافیت باسال ، آرمچیر و زیگزاگ نزدیک نمودیم و مقادیر عددی تغییرات انرژی کل و گرمای تشکیل سیستم استیلن- گرافیت و نیز تغییرات طول پیوند سه گانه کربن- کربن در مولکول استیلن را طی این فرآیند و با سه سطح محاسباتی am1 ،pm3 و pm6مورد بررسی و مقایسه قرار دادیم و به طور خلاصه نتایج محاسباتی نیمه تجربی نشان دادند که روش pm6 توانایی بیشتری را نسبت به دو روش am1 و pm3 جهت باز تولید منحنی های انرژی برهمکنش در سیستم استیلن-گرافیت خواهد داشت و برای مدل ساختاری باسال برهمکنش بین مولکولی عمدتاً منجر به جذب سطحی فیزیکی خواهد شد.

مشتقات دی آمیدی به عنوان استخراج کننده های کار آمد برای بازیافت اکتینیدها از زباله های هسته ای و نیز برای استخراج کامل لانتانیدها که محصول فرآیندهای شکافت هسته ای هستند، ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. در میان این لیگاندهای دی آمیدی، دی گلیکول آمیدها استخراج کننده های مفیدتری هستند، به لحاظ اینکه آنها ضایعات جامد هسته ای تولید نمی کنند. در این پژوهش، انرژی بر هم کنش یون های سه ظرفیتی ln3+ (la, nd, pm, sm, eu) با لیگاند تترا پروپیل دی گلیکول آمید (tpdga) با استفاده از تئوری تابعی چگالی (dft) مورد بررسی قرار گرفت. در گام بعدی ترموشیمی تشکیل این کمپلکس ها در فاز گازی و در حضور سه حلال کلروفرم، تولوئن و n-هگزان با استفاده از مدل زنجیره های قطبیده (pcm) بررسی و پایداری ترمودینامیکی این کمپلکس ها مقایسه شده است. روند تغییرات برخی مرتبه های پیوندی مهم در بر هم کنش فلز – لیگاند بررسی و با روند سختی کاتیون های لانتانیدی مورد نظر مقایسه شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش سختی کاتیون ها، مرتبه های پیوندی مذکور در کمپلکس های [ln-tpdga]3+ نیز افزایش می یابد، که خود تأییدی بر الکترواستاتیک بودن ماهیت بر هم کنش های فلز – لیگاند است. علاوه بر این، محاسبات pcm نشان می دهد که استفاده از n-هگزان به لحاظ ترمودینامیکی نسبت به دو حلال دیگر در همه کمپلکس های مذکور مطلوب تر به نظر می رسد. در گام بعد اثر بر هم کنش فلز – لیگاند را در تغییر ساختار هندسی لیگاند برای هر یک از یون های لانتانیدی از طریق محاسبات انرژی تغییر ساختار مورد مطالعه و بررسی قرار داده شد. در گام بعد، فرآیند تشکیل کمپلکس را با احتساب یون هیدراته لانتانیوم به لحاظ انرژی مورد بررسی قرار داده و نشان داده شد که با افزایش آب فضای کئوردیناسیون کمپلکس به تدریج شیب تغییرات انرژی تشکیل کمپلکس کاهش می یابد و فضای کئوردیناسیون نسبت به آب اشباع می شود.

در این پژوهش، ماهیت برهمکنش کاتیون¬های سه ظرفیتی ln3+(ln = la, nd, pm, sm, eu) با لیگاندهای تترا متیل کربامویل متیل فسفین اکسید ((tmcmpo و تترا پروپیل کربامویل متیل فسفین اکسید (tpcmpo) از طریق روشهای نظریه تابعی چگالی (dft) مورد بررسی قرار گرفت. در گام اول، ویژگی¬های ترمودینامیکی کمپلکس شدن لیگاندهای tmcmpo و tpcmpo در برهمکنش با سری لانتانیدی در فاز گازی و با حضور سه حلال کلروفرم، تولوئن و n-هگزان با استفاده از مدل پیوستار قطبیده pcm بررسی شد. روند قدرت برهمکنش فلز ? لیگاند و همچنین روند تغییرات برخی مرتبه¬های پیوندی مهم در برهمکنش فلز¬ ? لیگاند مورد آنالیز و سپس با روند سختی سری یون¬های لانتانیدی و تفاوت سایز زنجیره¬های آلکیلی لیگاندهای tmcmpo و tpcmpo مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج ترمودینامیکی بدست آمده در فاز گازی و فاز محلول نشان می¬دهد که یک هماهنگی همسو بین روند افزایش سختی سری یون¬های لانتانیدی و همچنین ماهیت الکتروستاتیک زنجیره آلکیلی با افزایش پایداری ترمودینامیکی وجود دارد. همچنین با افزایش سختی کاتیون-ها، مرتبه¬های پیوندی مذکور در کمپلکس¬های [ln-tmcmpo]3+ و[ln-tpcmpo]3+ نیز افزایش می¬یابد که خود تأییدی بر الکتروستاتیک بودن ماهیت برهمکنش¬های فلز ? لیگاند است. علاوه براین، محاسبات pcm نشان داد که قطبیت رقیق کننده بر قدرت پیوند فلز ? لیگاند تاثیر می¬گذارد.