این پایان نامه به بررسی ساختار و خواص الکترونی نانومخروط های کربنی (cnc) پس از جایگذاری عناصر واسطه تیتانیم، کروم، آهن، نیکل و روی و همچنین عناصر غیر فلزی بور، نیتروژن، اکسیژن، فلوئور و فسفر به جای دو اتم کربن موجود در راس آنها می پردازد. بهینه سازی ساختار ها و محاسبات توابع موج در سطح تئوری b3lyp/6-31g(d) انجام پذیرفت. ماهیت پیوندهای تشکیل شده در راس مخروط و خواص توپولوژی این ساختار ها توسط تئوری اتم ها در ملکول ها (aim) مورد مطالعه قرار گرفت. بیشترین مقدار تغییرات چگالی الکترونی مربوط به چگالی الکترونی راس مخروط است. پس از جایگذاری عناصر غیرفلزی، ماهیت پیوندهای ایجاد شده بین عناصر و راس cnc از نوع کوالانسی قویتری نسبت به cnc خالص می باشد در حالیکه پس از جایگذاری عناصر واسطه در راس نانو مخروط ماهیت پیوندهای تشکیل شده از نوع جزئی واندروالسی-جزئی کوالانسی می باشد. همچنین بررسی دانسیته الکترونی در نقطه بحرانی پیوند بین دو کربن انتهایی راس cnc، متصل به عناصر جایگزین شده، افزایش دانسیته الکترونی در این نقطه را پس از جایگذاری اکسیژن نسبت به cnc نشان میدهد در حالیکه در سایر ساختارها کاهش دانسیته الکترونی مشاهده می شود. در دومین مطالعه، دانسیته الکترونی تغییر شکل یافته در نانو ساختارهای مورد نظر مورد بررسی قرار گرفت و سطوح دانسیته کل الکترونی تغییر شکل یافته و اربیتالهای طبیعی تغییر شکل یافته به همراه مقدار میزان بار جابجا شده به ازای هر اربیتال برای کمپلکس ها محاسبه گردید. تراکم دانسیته الکترونی بر روی پیوند کربنهای راس نانومخروط جایگزین شده توسط اتمهای اکسیژن نسبت به سایر نانو ساختارهای جایگزین شده با اتم های غیرفلزی از همه بیشتر می باشد که این نتیجه در توافق خوبی با نتایج بدست آمده از روش aim است. همچنین بررسی شکاف انرژی این نانو ساختارها نشان می دهد همچنان ساختارها رسانا باقی می مانند. محاسبات ممان دوقطبی نشان می دهد که، هر چه محدوده اختلاف بارهای مثبت و منفی aim بیشتر باشد، میزان قطبیت آنها نیز بیشتر می شود.