در بخش اول بر اساس روش پایداری ایزومری و اصل کمینه ی الکتروفیلیستی، شاخصه الکتروفیلیستی نسبی ( ) به عنوان معیار جدید آروماتیسیتی معرفی وسپس شاخصه الکتروفیلیسیتی نسبی با استفاده از تقریب های سهمی ( )، جاناک ( ) و مدل شبه مورس ( ) برای ترکیبات هتروسیکل حلقوی پنج عضوی و ترکیبات پنتا و هپتا فولونی استخلاف دار محاسبه گردید. نتایج نشان می دهد که مقادیر محاسبه شده از معادله شبه مورس تطابق خطی بسیار خوبی با دیگر شاخصه-های آروماتیسیتی داشته و ترتیب آروماتیسیتی این ترکیبات با موفقیت بر اساس اصل کمینه ی الکتروفیلیسیتی پیش بینی می-گردد. بنابراین ادعا می گردد که مقادیرالکتروفیلیستی به دست آمده از تابع شبه مورس نسبت به مقادیر به دست آمده از دیگر روش های تقریبی قابل اطمینان تر هستند. در قسمت بعد بر اساس مفهوم انتروپی شانون در تئوری اطلاعات، یک شاخصه جدید برای تعیین آروماتیسیتی معرفی گردیده است. این شاخصه که بیانگر احتمال توزیع بار الکتریکی در بین اتم های یک حلقه می باشد، آروماتیسیتی شانون نامیده شده است. با استفاده از دو روش mp2 و b3lyp به همراه مجموعه پایه های مختلف، مقدار آروماتیسیتی شانون برای حلقه های هتروسیکل پنج عضوی (c4h4x) محاسبه گردیده است. میان مقادیر به دست آمده از روش sa و دیگر شاخصه های آروماتیسیتی نظیر ase، ? و nics(0) ارتباط خطی خوبی وجود دارد. بر اساس تطابق های خطی در محدوده 005/0 < sa < 003/0 مرز بین آروماتیکی و ضد آروماتیکی انتخاب شد. سپس سطح محاسباتی b3lyp/6-31+g** بعنوان سطح محاسباتی بهینه برای محاسبات بعدی انتخاب گردید. شاخصه آروماتیسیتی شانون برای تعدادی از ترکیبات بنزنی تک استخلافی محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بر اساس این محاسبات مشخص گردید که بهترین تطابق خطی میان شاخصه آروماتیسیتی شانون و ثابت استخلاف هامت در مقایسه با دیگر شاخصه ها وجود دارد. همچنین این شاخصه جدید در توصیف اثر استخلاف بر روی حلقه های ترایا، پنتا و هپتا فولونی بکار برده شد. این شاخصه به خوبی روند تغییرات میزان آروماتیسیتی را در این ترکیبات فولونی نشان می دهد. از طرفی دامنه تغییرات وسیع آروماتیسیتی این ترکیبات حاکی از حساسیت ساختار الکترونی ? این ترکیبات به استخلاف شدن می باشد. همچنین نشان داده شده است که بهترین ارتباط خطی برای این ترکیبات میان شاخصه sa و شاخصه ساختاری homa وجود دارد. شاخصه sa در ترکیبات غیربنزونوئیدی، پلی آسن های خطی و یا غیرخطی بکار برده شد و نتایج قابل قبولی حاصل گردید و نشان داده شد شاخصه ی sa برای تعیین آروماتیسیتی موضعی حلقه های هیدروکربنی پلی آروماتیک کاملاً مناسب است. در بخش دوم، نشان داده شده است که مقادیر سختی و الکتروفیلیسیتی به دست آمده از محاسبات dft برای الیگومرهای کوتاه زنجیر یک پلیمر هتروسیکل مزدوج به صورت معادله درجه دوم با همین مقادیر به دست آمده از روش نیمه تجربی مطابقت دارد. بنابراین مقادیر سختی و الکتروفیلیسیتی برای همه الیگومرها با استفاده از معادله های درجه دوم به دست آمده پیش بینی گردیده اند. سپس این مقادیر پیش بینی شده با استفاده از یک معادله نمایی به صورت برازش گردیده اند تا مقدار سختی و الکتروفیلیسیتی در حد بینهایت برای هر پلیمر به دست آید. مقادیر گاف نوار به دست آمده برای این پلیمرها در تطابق با نتایج تجربی می باشند. اما به نظر می رسد که به دلیل دامنه تغییرات وسیع مقادیر الکتروفیلیسیتی این کمیت در توصیف اثرات دوپه شدن مناسب تر از سختی باشند. در بخش سوم، برهمکنش میان مولکول فرمالدهید و انواع مختلف نانو ورقه های بور نیتریدی که شامل نانو ورقه بور نیتریدی خالص، دوپه شده با آلومینیوم، نقص دار با حفره ی بور یا نیتروژن، با استفاده از محاسبات dft مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اگرچه مولکول فرمالدهید هیچ برهمکنش قابل توجهی با ورقه بور نیتریدی خالص ندارد، اما این مولکول بر روی ورقه بور نیتریدی دوپه شده با آلومینیوم و نقص دار با نیتروژن تمایل به جذب شیمیایی با انرژی جذب قابل توجه دارد. همچنین تئوری اتم ها در مولکول برای تجزیه و تحلیل این برهمکنش ها بکار برده شده است و انرژی های تغییر شکل و اتصال نیز بطور مجزا محاسبه شده اند. همچنین بر اساس طیف های dos به دست آمده مشخص می گردد که گاف نوار نانو ورقه ی با حفره ی نیتروژنی به طور موثری به مولکول فرمالدهید حساس است ولی چنین حساسیتی در مورد ورقه های دیگر مشاهده نگردید. بنابراین به نظر می رسدکه نانوورقه با حفره ی نیتروژنی می تواند یک کاندیدای امیدبخش برای آشکارسازی فرمالدهید باشد.

چکیده در این مطالعه تأثیر برهمکنش li2 با دکابوران خالص (b10h14) و مشتقات هالوژنه‏ی آن بر روی خواص الکترونی و اپتیکی مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور کلیه ساختارها با استفاده از سطح محاسباتی b3lyp/6-311++g** بهینه گردیده و خواص مورد بررسی نظیر شکاف انرژی، قطبش پذیری و فراقطبش‏پذیری برای ساختارهای هندسی بهینه شده محاسبه گردید. نتایج محاسبات نشان می دهد که تأثیر هالوژن و li2 متأثر از محل قرارگیری اتم هالوژن می باشد. و از بین مشتقات فلوئور ترکیب li2@1-f-b10h13 (3) با مقادیر (ev) 728/3=eg و (au) 00/466=?0 و ترکیب li2@2-cl-b10h13 (9) از مشتقات cl با مقادیر (ev) 365/4=eg و (au) 51/893=?0 بهترین خواص الکترونی اپتیکی غیرخطی را نسبت به سایر مشتقات f و cl نشان داده اند.

در این مطالعه ویژگی های ساختاری و الکترونی هتروفولرن های c59m [m= b, al, ga, si, ge, n, p, as] و فولرن c60 با استفاده از محاسبات تئوری تابعیت چگالی mpw1pw91/6-31g(d))) مورد بررسی قرار گرفت. بررسی شکاف انرژی و انرژی اتصال برای ساختارها در هر گروه نشان داد که واکنش پذیری و پایداری ترمودینامیکی همه فولرن ها نسبت به c60 اندکی کاهش پیدا کرده است. با توجه به نتایج به دست آمده، در هرگروه هتروفولرن های با هترو اتم کوچک تر پایداری ترمودینامیکی بیشتر و هتروفولرن های با هترواتم بزرگ تر واکنش پذیری کمتری دارند. برای c59n و c59b بیشترین انرژی اتصال و برای c59ga بیشترین شکاف انرژی به دست آمد. همچنین بار جزیی اتمی برای تمام ساختارها با سه روش هرشفیلد، مولیکن و nbo محاسبه شد. نتایج نشان داد جهت انتقال بار از هترواتم به اتم های کربن است و هترواتم ها بار جزیی مثبت دارند. لازم به ذکر است که برای c59n که به دلیل الکترونگاتیویته ی بالای نیتروژن نسبت به کربن، بار نیتروژن منفی و اتم های کربن مجاور آن مثبت محاسبه شد. از دیگر پارامترهای مورد بررسی طول پیوند است که برای تمام ساختارها به جز c59n افزایش یافت و درجه پیوند نسبت به فولرن c60 کاهش داشت. بعد از بررسی هتروفولرن ها، با توجه به اثرات مخرب آلاینده های هوا مثل so2 و co2، برهمکنش فولرن خالص و هتروفولرن ها با این دو مولکول مورد مطالعه قرار گرفت. در بخش دوم سه حالت برای قرارگیری so2 در نظر گرفته شد (الف: از سمت اکسیژن، ب: از سمت گوگرد، پ: به صورت افقی). مولکول so2 در فاصله a? 2 از هتروفولرن ها بدون هیچ قیدی قرار داده شد. بیشترین برهمکنش برای ساختارهایی دیده شد که so2 از سر اتم های اکسیژن به هترواتم ها نزدیک شده است. نتایج نشان داد که فولرنc60 با انرژی جذب 758/4- ، جذب فیزیکی بسیار ضعیفی برای so2 نشان داد. در حالی که جذب so2 بر روی c59al، c59ga و c59si با انرژی های جذب 275/98- تا 675/193- در محدوده جذب شیمیایی قوی قرار می گیرد. برای ساختارهای c59ge و c59p هم جذب فیزیکی قوی برای مولکول so2 به ترتیب با انرژی های جذب 362/46- و 260/40- مشاهده شد. در ادامه مولکول co2 به عنوان یک مولکول غیرقطبی برای برهمکنش با هتروفولرن ها بررسی شد. برای قرار گیری co2 یک حالت در نظر گرفته شد که طی بهینه سازی فقط c59ga و c59al جذب فیزیکی نشان دادند.