نانولوله‏ها با خواص منحصر به فرد مکانیکی، الکتریکی و اپتیکی جایگزین مناسبی برای بیشتر مواد به کار رفته در صنعت می‏باشند. تاکنون نانولوله‏هایی از جنس‏های مختلف از جمله کربن، گالیوم نیترید، سیلیکن کاربید، روی اکسید، آلومینیوم نیترید و بور نیترید ساخته شده اند که امروزه از میان آن ها نیم رساناهای نیتروژن‎ دار به دلیل ویژگی های منحصر به فرد، بیش تر توجه محققین را به خود جلب کرده است و از آن جا که افزودن ناخالصی به نانولوله‎ ها، خواص ساختاری و الکترونی آن ها را تغییر می دهد و می تواند باعث ایجاد قطبش اسپینی شود هر روزه تحقیقات و نتایج جدیدی در این زمینه ارائه می شود. تاکنون در این زمینه آلیاژ نانولوله ی گالیوم نیترید با بعضی از عناصر واسطه 3d و 5d گزارش شده است. در این پژوهش نانولوله ی گالیوم نیترید (5,5) قبل و بعد از افزودن ناخالصی هایی از خانواده عناصر واسطه 4d از جمله ایتریم، زیرکونیم و نیوبیم مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از برنامه pwscf از بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو انجام شده است. این برنامه بر اساس نظریه ی تابعی چگالی و با در نظر گرفتن امواج تخت به عنوان توابع موج پایه در بسط توابع موج الکترونی و استفاده از شبه پتانسیل بنا شده است. نتایج نیم رسانایی نانولوله ی گالیوم نیترید خالص را با گاف غیرمستقیم 80/1 تأیید می کند و نشان می دهد که نانولوله های گالیوم نیترید آلاییده با ایتریم و نیوبیم حالت نیم رسانایی خود را حفظ می کنند و فقط گاف آن ها تغییر می کند اما افزودن زیرکونیم، باعث فلز شدن آن می شود. هم چنین محاسبات نشان می دهند نانولوله ی گالیوم نیترید آلاییده با هر سه ناخالصی، پایدارتر از حالت خالص می باشند که نانولوله ی آلاییده با زیرکونیم از همه پایدارتر و نانولوله آلاییده با نیوبیم پایداری کم تری نسبت به بقیه دارد.

در این پژوهش به بررسی کاهش گاف نواری در نانولایه ی بورنیترید با استفاده از اثر جذب یک، دو، چهار، شش و هشت اتم هیدروژن بر نانولایه ی بورنیترید شش گوشی پرداخته شده است. به این منظور ویژگی های ساختاری و الکترونی نانولایه ی بورنیترید خالص و نانولایه ی بورنیترید با جذب هیدروژن مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبات بر پایه ی نظریه ی تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسباتیpwscf مبتنی بر شبه پتانسیل انجام شده است. نتایج عایق بودن نانولایه ی بورنیترید را تأیید می کند. علاوه بر این نتایج به دست آمده حاکی آز آن است که جذب اتم های هیدروژن تغییراتی در پایداری نسبی و خواص الکترونی نانولایه ی بورنیترید ایجاد می کند. ساختار نواری و چگالی حالت ها برای پایدارترین ساختارها محاسبه شده است. با جذب یک اتم هیدروژن سیستم پایدار نشده است. با جذب دو و چهار اتم هیدروژن بر روی نانولایه ی بورنیترید دو ایزومر پایدار به دست آمده است. که برای جذب دو اتم هیدروژن، یک ایزومر فلز مغناطیسی و دیگری نیمه رسانا است. در حالی که با جذب چهار هیدروژن یکی از ساختارها باعث نیمه فلز شدن نانولایه ی بورنیترید و ساختار دیگر نیم رسانا با گاف 9/2 الکترون ولت شده و جذب شش و هشت اتم هیدروژن بر روی صفحه ی بورنیترید، باعث کاهش گاف نواری سیستم شده است. نتایج نشان می دهد که نانولایه ی بورنیترید تمایل بیشتری به جذب هشت اتم هیدروژن دارد. در ضمن مولکول هیدروژن به دلیل نیروهای بین مولکولی نسبتاً ضعیف واندروالسی تمایلی به جذب بر روی نانولایه ی بورنیترید ندارد.