نانو ساختار ها موادی هستند بااندازه هایی در حدود نانومترکه با توجه به شکل، اندازه وابعادشان خواصی متفاوت ازحالت توده ونیز متفاوت از حالت اتمی از خود نشان می دهند. نانو ساختار ها به شکلها واندازه های مختلف: نانو ذرات، نانو لوله های تک دیواره ی منفرد وکلاف، نانو جزیره ها، نانو ریبونها، و...سنتز وساخته می شوند و تحقیقات ومطالعات بسیاری رابه خود اختصاص داده اند. نانو ساختارها خواص مکانیکی، الکترونی، حرارتی وترابری منحصر به فردی از خود نشان می دهند. نانو لوله ها بسته به انحنایشان می توانند نانو سیمهای فلزی یا نیمه رسانا باشند. با توجه به خواص الکترونی یاد شده، سه نوع مختلف قطعه الکترونی بر اساس نانو لوله ها ساخته می شود. اولین آنها نانو لوله های نیمه رسانا هستند که مقداری نا خالصی بین آنها تزریق شده باشد. دومین دسته، اتصال دونانو لوله به یکدیگر است که حاصل آن نانو لوله ای است که برای ترابری بار در امتداد آن بسیار مناسب است و دسته سوم هم برقراری یک پل درمقیاس نانو مابین دو الکترود با فاصله ی کمتر ازnm30 می باشد که می تواند به عنوان سیم کوانتمی در قطعات الکترونیک ملکولی بکاررود. از مهمترین خواص نانو لوله ها اسپین – الکترونیک یا اسپینترونیک است. در این حوزه، درجه آزادی اسپین الکترون برای انتقال و ذخیره اطلاعات و مخابرات قابل تنظیم و کنترل است. لذا نانولوله هابه عنوان رساناهایی به منظور ترابری اسپین در فواصل دور، ابزارهایی ایده آل به شمار می روند. نانولوله ها همچنین با داشتن مدول یانگ از مرتبه چندین tpa، خواص مکانیکی فوق العاده ای دارند واین سبب می شود که بتوان از آنها موادی با قدرت کشش بالا ساخت، بدون اینکه جسم دچار شکستگی و آسیب گردد. محققان درمطالعه این مواد، روشها ومدلهای تجربی ونظری مختلفی بکار برده اند. در حوزه مطالعات نظری مدل بستگی محکم، نظریه تابعی چگالی و شبیه سازی دینامیک ملکولی از آن جمله است. درفصل اول این پایان نامه تاریخچه ای از نانو ساختارها و مقدمه ای از خواص مختلف فیزیکی، شیمیایی، ترابری، اپتیکی و... آنها ونیز توضیحاتی در باره ساختار هندسی نانو لوله ها ارایه می شود. معرفی اجمالی نظریه تابعی چگالی و محاسبات ساختار نواری به فصل دوم اختصاص داده شده است. در فصل سوم نانوریبونها معرفی وساختار هندسی وخواص الکترونی آنها شرح داده شده است. همچنین اثر جذب گازهای o2 وn2 بر ساختار الکترونی نانو ریبونهای گرافنی آرمچیر در فصل سوم بررسی شده است. در فصل چهارم مقدمه ای از خواص وویژگیهای نیمه رسانای اکسید روی همچنین خواص نانو لوله تک دیواره اکسید روی ارایه شده است. در پایان، خواص الکترونی کلاف نانو لوله اکسید روی مطالعه شده است. نتیجه این مطالعات این است که ساختار الکترونی نانو لوله تک دیواره zno در حالت منفرد با ساختار الکترونی آن در حالت کلاف متفاوت است واز نیمه رسانایی در حالت منفرد به فلزی در حالت کلاف تغییر می کند.

اکسید روی نیم رسانایی از گروه دو - چهار است. سفید رنگ و دارای شفافیت بالاست. و یکی از غنی ترین نانو ساختار ها می باشد. مصرف زیاد اکسید روی مربوط به عایق بودن آن در مقابل الکتریسیته، ظرفیت حرارتی بالا و چسبندگی خوب و داشتن ثابت دی الکتریک متوسط است. اکسید روی سه مزیت عمده دارد: نیم رسانایی با شکاف 3.37ev و میزان انرژی برانگیختگی 0.6 میلی الکترون ولت است. و نشر نزدیک ماوراء بنفش دارد. پیزوالکتریک و در حسگرها کاربرد دارد. زیست سازگار و ایمن است و می تواند در کاربرد های پزشکی به راحتی و بدون روکش به کار رود. این خصوصیات موجب شد به مطالعات زیر بپردازیم: بررسی و مطالعه خواص الکترونی نانو ساختارهای اکسید روی در حالت توده ( بالک ) و نانو تیوب اکسید روی و تک لایه ها و دو لایه های شبه گرافن اکسید روی با اشتفاده از تئوری تابعی چگالی و نیز بررسی ساختار اکسید روی که بتواند بیشترین بازده را برای سلول های خورشیدی فراهم کند.

گوگرد و روی دو عنصر مهم درصنعت هستند. سولفیدروی یک رسانای ترکیبی است که به صورت دو ساختار ورتزیت و اسفالریت متبلور می شود. ساختار اسفالریت یا مکعبی آن در دمای اتاق (k300) دارای گاف انرژی بزرگ وثابت شبکه ی است. به واسطه ی مقدار گاف انرژی بزرگ این نیم رسانا و خواص اُپتیکی آن در ساخت قطعات وابزارهای مختلف الکترونیکی کاربرد وسیعی دارد. در این پایان نامه با استفاده از نظریه ی تابعی چگالی و کد wien2k ، خواص الکترونی و اپتیکی zns مکعبی و ترکیباتی شبیه به آن که یکی از اتم های سازنده اش را داشته باشد، یعنی znse ، znte ، cds ، hgs وmns رابه صورت خالص و نیز با وجود تهی جا وغلظت های مختلف از ناخالصی های mn ، fe ، cu و se بررسی شده اند. اثر ناخالصی عمدتاً به صورت کاهش گاف انرژی بوده است.

نانوساختارهاموادی باابعاد باپین هستندکه ازلحاظ اندازه بین اتم ها ومولکول ها وجامدات توده ای می باشند.یک نانوساختار،ساختاری با اندازه ی بین 1تا100نانومتراست تعریف می شود.دراین پایان نامه خواص الکترونی وساختاری نانوتیوپ دودیواره ی sibمطالعه می شودوتفاوتهای ساختاری والکترونی آنهابانانونوارهای مشابه کربنی ومواددیگرازجمله اهداف این پایان نامه لست.

درا?نپژوهش ?ک ترک?ب دواتمی شبهگرافنازاتمهای س?ل?س?م و بور پ?شنهاد شده وخواص الترونی ومغناط?سی آن بااستفاده از کدمحاسباتیwien2k وبهروش امواج تخت بهبود?افتهخطی با پتانس?ل کامل(fp-lapw)ودر چارچوب نظر?ه تابعی چگالی مورد بررسی قرارگرفتهاست. برای تقر?بزدن تابعی انرژی تبادلی-همبستگی ازتقر?ب ش?ب تعم?م?افته(gga)استفادهشده است.همچن?ن بهدل?لاهم?ت نقصهای ساختاری موجود درح?نسنتزا?نترک?بات،اثرتهی جابوروتهی جاس?ل?س?مبررویخواص یک ابر?اختهازا?نتک ??هدو بعدی بررسی شده است.

بررسی خواص الکتریکی مواد از جمله نانو نوارهای گرافینی مستلزم در نظر الکترونهای ظرفیت اتمهای سازنده دارد. در مطالعات انجام گرفته بر روی خواصی چون چگالی حالت، پذیرفتاری مغناطیسی و ظرفیت گرمایی نانونوارها تنها اثر الکترونهای باند پای مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه علاوه بر الکترونهای پای اثر الکترونهای باند سیگما نیز در این خواص مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاکی از تاثیر قابل ملاحظه ی الکترونهای باند سیگما می باشد.