هیدروژن به دلیل آن که تجدید پذیر و دوستدار محیط زیست می باشد به عنوان یک سوخت پاک توجه ی زیادی به خود جلب کرده است و ذخیره سازی آن اهمیت ویژه ای دارد. نانو ساختارهای کربنی یکی از نویدبخش ترین مواد برای ذخیره ی هیدروژن هستند و کورانولن یکی از ساده ترین نانو ساختارهای کربنی برای ذخیره سازی هیدروژن است. در این تحقیق، ما جذب سطحی مولکول هیدروژن را روی مواد کورانولنی بررسی کردیم. جانشینی اتم های h در کورانولن با گروه های oh، ch3، nh2 و no2 و جذب سطحی هیدروژن در سطح تئوری mp2/6-31g(d) انجام شد. نتایج نشان داد برهمکنش h2 با سطح مقعر نسبت به سطح محدب، مطلوب تر است. همچنین با استفاده از تصحیح خطای انطباق مجموعه پایه انرژی برهمکنش تصحیح شده را به دست آوردیم. نتایج نشان می دهد انرژی برهمکنش به مکان و سطح جذب بستگی دارد. علاوه بر این، دانسیته الکترونی، انتقال بار و ممانعت فضایی گروه های استخلافی روی انرژی برهمکنش موثر است. افزایش دانسیته الکترونی به دلیل استخلاف الکترون دهنده، جذب h2 را تسهیل می کند و باعث می شود انرژی برهمکنش نسبت به زمانی که اتم های h با گروه های الکترون کشنده جانشین می شوند، بیشتر شود. جانشینی اتم های h با هر یک از این گروه ها منجر به کاهش شکاف انرژی هومو- لومو، کاهش پایداری سینتیکی و بنابراین افزایش واکنش پذیری می شود، پس مشتقات کورانولن نسبت به کورانولن خالص، واکنش پذیرتر هستند. همچنین نتایج نشان می دهد ساختارهایی با یک استخلاف ch3 و نیز برخی مشتقات هیدروکسیلی کورانولن بهترین ساختارها برای جذب سطحی هیدروژن می-باشند. همچنین محاسبات nmr با هدف دست یابی به مقادیر پوشیدگی مغناطیسی و جابجایی شیمیایی به منظور محاسبه شاخص آروماتیسه انجام شد

عامل دار کردن نانوساختارها به منظور تولید مواد با ساختار بسیار کنترل شده، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. کورانولن به عنوان یک نانوساختار به جهت دارا بودن خصوصیات فیزیکی منحصر به فرد، همچنین مشخصات الکترونی و وجود پیوندهای ?، گزینه-ی مناسبی برای عامل دار کردن می باشد. در این پژوهش، عامل دار کردن کورانولن توسط مولکول اوزون و رادیکال هیدروکسیل به روش محاسبات کوانتومی با استفاده از نرم افزارهای گوسین و گاس ویو انجام گرفت. افزایش مولکول اوزون به نانوساختار کورانولن از طریق واکنش افزایشی از نوع حلقه زایی 1و3-دوقطبی انجام گرفت و افزایش رادیکال هیدروکسیل به کورانولن از طریق واکنش افزایشی نوع رادیکالی بررسی شد. در افزایش مولکول اوزون به کورانولن دوازده مسیر، در چهار موقعیت متفاوت کربن- کربن بررسی شد و افزایش رادیکال هیدروکسیل در سه مسیر و تنها در دو موقعیت کربنی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. تمام محاسبات بهینه سازی و فرکانسی، با استفاده از روش b3lyp و مجموعه پایه ی 6-311g(d,p) انجام شد. به منظور تأیید درستی حالت های گذار به دست آمده، نمودارهای irc برای تمام حالت های گذار رسم شد و همچنین بهترین مسیرهای انجام واکنش برای اوزون-دار کردن و هیدروکسیل دار کردن کورانولن مشخص گردید. با استفاده از مقادیر انرژی و نیز توابع تقسیم به دست آمده با محاسبات تئوری مقدار ثابت های سرعت برای تمام مسیرها تعیین شد.

امروزه افزایش نیاز به مواد با ساختار¬های کنترل شده، توجه زیاد¬ی را در زمینه¬های گوناگون از جمله، عامل¬دار کردن در مقیاس نانو به خود جلب کرده است. خصوصیات فیزیکی منحصر به فرد کورانولن به عنوان یک نانوساختار آن را گزینه مناسبی برای استفاده در زمینه¬های مختلف علوم قرار داده است. کورانولن در صورت عامل¬دار شدن و داشتن گرو¬های عاملی، می¬تواند با برقراری پیوند کووالانسی یا هیدروژنی کاربرد¬های وسیعی داشته باشد. عامل¬دار کردن این ترکیب، باعث تغییر خواص آن می¬شود و کاربرد این نانو¬ساختار را در جهت مطلوب می¬توان هدایت کرد. هدف این پژوهش، بررسی مسیر¬های مختلف واکنش عامل¬دار کردن کورانولن، بوسیله هیدروژن آزید می¬باشد، که به روش محاسباتی انجام گردید. بهینه کردن ساختار¬های مورد نظر، محاسبات فرکانس¬های ارتعاشی، بهینه کردن حالت¬های گذار و محاسباتirc به روش b3lyp و با استفاده از تابع پایه 6-31g+(d) انجام شد و بهترین مسیر انجام واکنش مشخص گردید. دیاگرام انرژی برای مسیرهای مختلف ترسیم و با استفاده از نظریه ctst، ثابت-های سرعت برای هر مسیر محاسبه شد و مسیرهای غالب و محصولات اصلی مشخص شد. برای حصول نتایج دقیق¬تر انرژی کلیه نقاط ایستا به صورت تک نقطه، به روش mp2 و با استفاده از تابع پایه 6-311g+(d,p) نیز محاسبه و گزارش گردید. نتایج نشان میدهد که موقعیت rim مطلوب¬ترین موقعیت¬ برای عامل¬دار شدن، به¬وسیله¬ی هیدروژن¬آزید می¬باشد.

دو چالش عمده ای که در طی پنجاه سال آینده جهان با آن روبرو می گردد، مسأله انرژی و مسائل زیست محیطی است که این دو چالش به واسطه مصرف سوخت های فسیلی و تولید گاز گلخانه ای co2 با یکدیگر مرتبط هستند. هیدروژن به دلیل احتراق پاک، به عنوان بهترین سوخت بالقوه برای جایگزینی بنزین مطرح است. تحقیقات نشان می دهد نانوساختارهای کربنی به دلیل سطح ویژه بسیار زیاد و ساختار خاص و منحصر به فرد خود پتانسیل زیادی برای جذب و نگهداری هیدروژن دارند. در این پژوهش نانوساختار کاسه ای شکل سومانن، به عنوان بخشی از باکی بال c60، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی انرژی جذب مولکول هیدروژن، دو اتم بور در موقعیت های مختلف مولکول سومانن جایگزین شد، سپس بر روی ایزومرهای حاصل از ناخالص کردن، عمل جذب مولکول هیدروژن در سطح تئوری (b3lyp/6-31+g(d بررسی شد. همچنین به بررسی اثر تغییرات دما و فشار بر روی انرژی بستگی پرداختیم. در قسمت دیگر با استفاده از محاسبات nbo و نمودارهای dos به بررسی ویژگی های جذب پرداخته ایم.