در این پروژه پژوهشی به کمک مکانیسم انتقال پروتون و با استفاده از مشتقات دی کربوکسیلیک اسیدها و آمین های گوناگون در نقش لیگاند مانند پیریدین-2 ،6- دی کربوکسیلیک اسید، پیرازین -2 ، 3- دی کربوکسیلیک اسید ، پیریدین-2 ،6- بیس(مونوتیو) دی کربوکسیلیک اسید، 2- آمینو- 4- متیل- پیریدین، آکریدین، پی پیرازین، 2، 6،4- تری آمینو- 1،3 ،5- تری آزین، 2- آمینو- پیریدین و6- متیل اوراسیل، تعدادی ترکیب کوئوردیناسیونی و نیز یک ترکیب هم بلور را به روش ساده و هیدروترمال سنتز کرده و با طیف سنجی های زیر قرمز، جرم، رزونانس مغناطیسی هسته پروتون و کربن، تجزیه عنصری، ترموگراویمتری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش پرتو x به بررسی ساختارها و ویژگی آن ها پرداخته شد. با توجه به تنوع ساختارهای حاصل از سنتز این دسته از ترکیب های شیمیایی نتیجه های به دست آمده نشان می دهد که در برخی از این ترکیب ها لیگاندهای آنیونی و کاتیونی و در برخی تنها لیگاند آنیونی در شبکه بلوری وجود داشته و به طور کلی پارامترهای متعددی در سنتز و تشکیل این نوع ترکیب های کوئوردیناسیونی تاثیر گذار می باشند. به کارگیری شرایط هیدروترمالی احتمال سنتز ساختارهای پلیمری را افزایش داده و لیگاندهای خنثی کننده ی بار نقش به سزایی را در چگونگی آرایش و صورت بندی گونه های موجود در شبکه ی بلوری، بازی کرده اند. از طرفی، لیگاندهای متشکل ازمشتقات دی کربوکسیلیک اسیدها در برخی از موارد توانسته اند به صورت کوئوردینه شوندگی دوگانه رفتار کرده و در نتیجه شرکت لیگاند بازی در شبکه ی بلوری جلوگیری به عمل آورند. در ادامه با توجه به اهمیت فلز اورانیوم با سنتز دو ترکیب کوئوردیناسیونی حاوی گروه اورانیل به همراه پیریدین-2 ،6- بیس(مونوتیو) دی کربوکسیلیک اسید، پیریدین -2 ،6- دی کربوکسیلیک اسید به ترتیب با گونه های 2، 6،4- تری آمینو-1، 3 ، 5- تری آزین و آکریدین با بازده بالای نود درصد، به نظر می رسد باشد که کاربرد مکانسیم انتقال پروتون در مورد لیگاندهای مزبور می تواند انتخاب مناسبی برای اهداف صنعتی مرتبط با جداسازی اورانیم در حوزه ی انرژی اتمی باشد. مطالعه ی بلورشناختی تک بلور این دو ترکیب نشان می دهد که به دلیل وجود برهم کنش گوگرد- گوگرد و هم چنین ویژگی بازی بیشتر پیریدین-2 ،6- بیس(مونوتیو) دی کربوکسیلیک اسید نسبت به پیریدین -2 ،6- دی کربوکسیلیک اسید موجب تشکیل کمپلکس دوهسته ای با تقارن دوهرمی با قاعده ی شش ضلعی در مقایسه با کمپلکس تک هسته ای با تقارن دوهرمی با قاعده ی پنج ضلعی شده است. در ادامه این پروژه، مطالعه ی نظری بر روی برخی از ترکیب های سنتز شده نشان داد که اختلاف انرژی بین اوربیتال های homo-lumo، وجود و عدم وجود پروتون بر روی گروه کربوکسیلات و اندازه ی اتم مرکزی از پارامتر های اساسی در مکانیسم انتقال پروتون محسوب می شوند. در پایان، از آن جایی که روز به روز بر اهمیت و کاربردهای زیستی کلاسترهای آب افزوده می شود، شبکه بلوری ترکیب های کوئوردیناسیونی سنتز شده توسط گروه های پژ‍وهشی آقابزرگ و اشتیاق-حسینی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتیجه ی بررسی ها نشان داد که به تقریب از هر سه ترکیب کوئوردیناسیونی، یک ترکیب حاوی کلاستر آب می باشد (به تقریب 34 درصد احتمال). در واقع، جهت گیری و نوع برهم کنش های وان دروالسی بایستی به گونه ای باشد که مولکول های آب بتوانند در حفره های به وجود آمده استقرار یافته و کلاسترهای آب تشکیل دهند.

امروزه مصرف جهانی انرژی به طور چشم گیری در حال افزایش است و اصلی ترین منبع انرژی یعنی سوخت های فسیلی به تدریج در حال اتمام می باشد. یک راهکار مناسب، استفاده از منابع دیگر انرژی مانند انرژی خورشیدی است. سلول های خورشیدی قطعاتی هستند که نور خورشید را به انرژی الکتریکی بر اساس فرایند های فوتوولتائیک تبدیل می کنند. در حال حاضر، سلول های خورشیدی که به طور وسیع، تجاری سازی می شوند، بر پایه ی اتصال p-n سیلیکن هستند. سلول های خورشیدی سیلیکنی بهره خوبی دارند اما تکنولوژی ساخت آن ها گران و نیازمند مواد با خلوص بالا هستند. در طول سال های اخیر سلول-های خورشیدی رنگدانه ای (dsscs) توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. این سلول ها بر پایه نیمه رساناهای با گاف بزرگ هستند که با رنگدانه های جاذب نور در محدوده نور مرئی حساس شده اند و به عنوان لایه فعال در سلول عمل می کنند. dssc ها در مقایسه با سلول های سیلیکن ارزان تر هستند اما بهره ی آن ها پایین تر است. راه های بسیاری برای بهبود بازده سلول های خورشیدی رنگدانه ای وجود دارد. یکی از آن ها استفاده از لایه پراکنده کننده روی لایه فعال است. لایه ی پراکنده کننده با بازتاب نور به سمت لایه فعال باعث می شود توانایی سلول برای جذب نور افزایش یابد و این امر بهره سلول خورشیدی را افزایش می دهد. در این پژوهش نانوذرات اکسید تیتانیوم به روش هیدروترمال ساخته و در لایه ی فعال سلول خورشیدی رنگدانه ای استفاده شد. افزون بر آن میکروذرات اکسید تیتانیوم برای به کار بردن در لایه پراکنده کننده به روش سل-ژل ساخته شدند. نانوذرات و میکروذرات به روش پراش پرتوی x، تعیین اندازه نانوذرات و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. با استفاده از میکروذرات و ترکیب نانوذرات و میکروذرات لایه ی پراکنده کننده ساخته شد. مشخصه یابی i-v نشان داد سلول های خورشیدی با لایه پراکنده کننده بازده بهتری نسبت سلول خورشیدی بدون لایه پراکنده کننده داشتند.

در سال های اخیر، ویژگی های غیر معمول نانو ذرات مغناطیسی و کاربردهای منحصر به فردشان، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. فروسیال ها به دلیل داشتن کاربردهایی در زمینه انتقال حرارت در سیستم های خورشیدی و خنک کننده های مکانیکی و الکتریکی در منابع حرارتی مورد توجه می باشند. نانو ذرات فریت کبالت - روی از جمله مواد مغناطیسی مناسب در تهیه فروسیال ها می باشند. هم چنین این نانو ذرات کاربردهای وسیعی در زمینه های مختلف پزشکی برای تشخیص و درمان سرطان، وسایل الکترونیک و سیستم های ذخیره اطلاعات دارند. با توجه به اهمیت این نانو ذرات، در این پژوهش به سنتز نانو ذرات فریت کبالت – روی و سپس تهیه فروسیال بر پایه این نانو ذرات پرداخته شد. بدین منظور، ابتدا نانو ذرات co1-xznxfe2o4 به روش هم رسوبی تهیه شدند و سپس اولیک اسید به عنوان عامل پایاساز به نانو ذرات به دست آمده، اضافه شد تا از انباشتگی و توده شدگی آن ها کاسته شود. در انتها، فروسیال بر پایه نانو ذرات پوشش داده شده با عامل پایاساز، تهیه گردید. خواص ساختاری و مورفولوژی نانو ذرات تهیه شده، به وسیله پراش پرتو x، طیف سنجی ftir، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز edx و dls بررسی شد. به منظور مطالعه خواص مغناطیسی از مغناطیس سنج ارتعاشی (vsm) استفاده گردید. از نانو ذرات تهیه شده آنالیز هم زمان dta-tg نیز گرفته شد. نتایج حاصل از طرح پراش پرتو ایکس نشان دهنده آن است که نمونه ها تک فاز و دارای ساختار اسپینل مکعبی می باشند و در گروه فضایی fd3m قرار می گیرند. مشاهد شد با افزودن مقدار zn در فریت کبالت، اندازه ذرات کاهش و ثابت شبکه افزایش می یابد. تصویر مشاهده شده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) نشان دهنده کروی بودن ذرات است. نتایج طیف سنجی ftir جذب مولکول های پایاساز به سطح نانو ذرات را تایید کرد. نتایج بررسی های مغناطیسی نیز حاکی از شکل گیری نانو ذرات ابرپارامغناطیس در دمای اتاق می باشد. با افزایش جانشانی zn مغناطش اشباع، میدان واگردانی و مغناطش پسماند کاهش می یابد. نتایج حاصل از آنالیز هم زمان گرمایی (sta) وجود آب در نانو ذرات سنتز شده را تایید کرد. به منظور بهره گیری کاربردی از فروسیال تهیه شده، در سیستم کمک فنر هوشمند شبیه سازی شده توسط گروه مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد، مورد استفاده قرار گرفت. که نتایج به دست آمده حاکی از کارایی بالای این فروسیال در کاهش ارتعاشات ایجاد شده در سیستم کمک فنر می باشد.