به این منظور، در فصل اول به شرح چگونگی ایجاد کربن نانوتیوبها و نیز مفاهیم اپتیکی آنها پرداخته شده است. در فصل دوم با استفاده از مدل تنگ بست قوی، خواص الکتریکی کربن نانوتیوبهای زیگزاگ و آرمچیر بررسی شده است. در ادامه خواص اپتیکی و تاثیرات حضور میدان مغناطیسی خارجی بر روی آنها بررسی شده است. در فصل سوم کربن نانوتیوبهای تک دیواره زیگزاگ و آرمچیر را به صورت استوانه سه بعدی در نظر گرفته ایم و پذیرفتاری خطی آنها را با استفاده از مدل تنگ بست بررسی کرده ایم. در ادامه، در این فصل تاثیرات میدان مغناطیسی خارجی بر خواص اپتیکی این نانوتیوبها محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که میدان مغناطیسی خارجی می تواند دو اثر پهن شدگی در میدانهای مغناطیسی ضعیف یا شکافتگی در میدانهای مغناطیسی قوی را بر روی پذیرفتاری خطی داشته باشد. همچنین نشان داده شده است که میدان مغناطیسی خارجی باعث ایجاد یک پیک در انرژی کمتر از 5/1 الکترون ولت در نانوتیوبهای آرمچیر می شود که افزایش میدان باعث حرکت پیک به سمت انرژیهای بالاتر و کاهش شدت آن می شود. در فصل چهارم خواص اپتیکی بورون نیترید نانوتیوبهای زیگزاگ تک دیواره در غیاب میدانهای خارجی و با استفاده از مدل تنگ بست قوی بررسی شده است. در این فصل رفتار منظمی را برای طبقه بندی خواص اپتیکی بورون نیترید نانوتیوبهای زیگزاگ تک دیواره پیدا کرده ایم. در نهایت با پیدا کردن عناصر ماتریس انتقال، خواص جذب آنها را در بازه انرژیهای کم بررسی کرده ایم که نتایج ما با نتایج تجربی توافق خوبی را نشان می دهد.

جالب ترین نانوساختارهای کربنی با کاربرد عملی گسترده ، نانولوله های هستند که یک ساختار منحصر به فرد از اتم های کربن می باشند . از زمان کشف نانولوله های کربنی توسط ایجیما ، محققان توجه خاصی به این ترکیبات جدید کربن داشته اند که عمدتا مربوط به یافتن خواص منحصر به فرد و بی نظیر نانولوله ها و کاربردهای بالقوه این مواد می باشد که بر این اساس در فصل اول ، ساختارهای کربنی شامل الماس ، گرافیت ، فولرن ها و نانولوله های کربنی مورد بررسی قرار گرفته است . در ادامه انتشار امواج الکترومغناطیسی در نانولوله های کربنی تک دیواره و دو دیواره در حالت خلا و دی الکتریک با استفاده از مدل هیدرودینامیک و در چهار چوب الکترودینامیک کلاسیک مورد مطالعه قرار گرفته و سپس روابط پاشندگی برای مدهای الکتریکی و مغناطیسی عرضی بدست آمده است . در فصل سوم ، پلاسمون های سطحی پیوند های ? و ? بر روی سطح یک نانولوله کربنی تک دیواره در خلا و در حضور ضرایب دی الکتریک متفاوت از طریق مدل هیدرودینامیک دو شاره ای مورد مطالعه قرار گرفته است . در فصل چهارم ، رابطه پاشندگی برای نانولوله های کربنی دو دیواره با استفاده از مدل هیدرودینامیک به صورت یک رابطه صریح و روشنی برای این مواد بدست آمده است . و سر انجام انتشار امواج الکترومغناطیسی در نانولوله های کربنی تک دیواره فلزی آرمچیر و زیگزاگ در شرایط خلا و دی الکتریک در فرمالیسم الکترودینامیک کلاسیک و با در نظر گرفتن الکترون ها به صورت یک لایه گاز الکترونی آزاد بر روی سطح نانولوله مورد بحث قرار گرفته و هم چنین تاثیرات ضرایب دی الکتریک مواد داخل و خارج نانولوله بر روی رابطه پاشندگی مورد بررسی قرار گرفته است .

این پایان نامه شامل 7 فصل می باشد. فصل اول در مورد نانولوله های کربنی است که درباره تاریخچه و خصوصیاتشان بحث شده است. در فصل دوم موجبرهای مستطیلی و موجبرهای دایره ای مورد بحث و بررسی قرارگرفته اند. در فصل سوم به بررسی"خواص جذب میکروموج پلاسمای هیدروژن در نانولوله های کربنی تک دیواره" پرداخته ایم. اطلاعات آزمایشگاهی نشان می دهد که نانولوله های کربنی تک دیواره که از طریق فرآیند hipco تولید می شود، جذب قوی میکروموج را با گسیل نور شدید نشان می دهد.در این فصل تأثیر چگالی الکترون، فرکانس برخورد الکترون روی جذب میکروموج بررسی شده است. در فصل چهارم هم یک مدل ساده را برای توصیف جذب میکروموج پلاسمای هیدروژن مغناطیسی در نانولوله های کربنی که توسط فرآیند hipco رشد یافته اند، بیان می کند و تأثیر تغییرات پیوسته چگالی الکترون، فرکانس برخورد، فرکانس سیکلوترونی و فرکانس پلاسما روی جذب میکرو موج مورد بحث قرار می دهد. در فصل پنجم، یک مدل نظری برای جذب میکروموج مونواکسید کربن تحت فرآیند hipco در نانولوله های کربنی تک دیواره در حضور میدان مغناطیسی استاتیک نشان داده شده است و وابستگی تابعی جذب را به چگالی تعداد، فرکانس برخورد، فرکانس سیکلوترونی و زاویه ی پراکندگی مطالعه می کنیم. در فصل آخر ضرایب انعکاس و انتقال در یک hipco نانولوله ی کربنی تک دیواره به دست آمده اند و رفتار این ضرایب مورد بررسی قرارگرفته اند. خواهیم دید که ضرایب انعکاس و انتقال رفتاری تناوبی از خود نشان می دهند. در فصل هفتم هم به نتایج پرداخته شده است.

برهم کنش ذرات باردار در دهه های گذشته به سبب کاربـردهایش در فیزیک پایه وکاربردی بویـژه بررسی روش های طیف سنجی گوناگون درجهت تولید وتوصیف ساختارهایی درابعاد نانو به فهم عمومی بهتری ازفیزیک مورد بحث دراین مقیاس نیازدارد. بعلاوه توسعه تکنولوژی در اندازه های کوچک میدان تحقیقی وسیعی درمطالعه ذراتی با اندازه هایی بین مقیاس کوچکتراز میکرو و نانومترفراهم کرده است. در راستای این مطالعات درفصل اول درباره نانولوله های کربنی صحبت کرده ایم و روش های ساخت و برخی از کاربردهایشان را ذکر کرده ایم. درفصل دوم به ارائه مفاهیمی ازپلاسمون های سطحی وحجمی ، فرکانس پاشندگی ، نوسانهای پلاسمون و پلاسمـون ها می پـردازیم و درمـورد مفاهیـم اسـاسی پاسـخ نـوری در بلـور صحبت می کنیم. در فصل سوم درباره برهم کنش ذرات باردار در نانوتیوب های فلزی تک دیواره بحث می کنیم و با اعمال شرایط مرزی مناسب ، برهم کنش ذره باردار در درون یا بیرون از نانوتیوب را به صورت عددی بررسی کرده و روابط پاشندگی انرژی را بصورت تابعی از بردار موج به دست می آوریم. سپس برهم کنش ذرات باردار در درون وبیرون از نانوتیوب های پرشده که در محیط دی الکتریک قرار گرفته اند را بررسی کرده و با حالت قبل مقایسه می کنیم.در فصل چهارم پلاسمون های سطحی وحجمی یک رشته استوانه ای را با استفاده از مدل هیدرودینامیک بررسی کرده و عبارات تحلیـلی جدیدی برای مدهای سطحی وحجمی بدست می آوریم. سپس روابط پاشندگی برای هر نوع مد را براساس جوابهای عددی ارائه می دهیم. درنهایت خصوصیات این جوابها و تفاوتشان با جوابهای مدل های غیرپاشنـده را بررسی می کنیم و نشان می دهیم که این تفاوت ها برای رشته های با شعاع کم بویژه درحد نانومتر اهمیت می یابند.

در این مطالعه ما به بررسی مدهای سطحی و حجمی کانال های استوانه ای ونانو سیمهای با استفاده از مدلهای کلاسیک و هیدرودینامیک کوانتمی پرداختیم.به این منظور،ما محاسبه رابطه پراکندگی و نیروی توقفی ذرات بارداررا در مسیری موازی محور کانال استوانه ای ونانو سیم ها با توجه به تحریکات جمعی انجام دادیم.ما ازروابط نیمه کلاسیکی که بر اساس یک تابع دی الکتریک می باشدبرای توصیف برخورد یک ذره و برانگیختگی مدهای حجمی و سطحی استفاده کردیم. توجه داشته باشید که، هم ارزی نتایج کلاسیک و مکانیک کوانتومی نشان داده شده است. روش های مختلف برای محاسبه نیروی توقفی بر اساس نتایج تحلیلی و عددی با جزییات مورد بحث قرار گرفته است.ما یک راه ساده برای بررسی جزئیات تحریکات برخی حالات حجم را پیشنهاد دادیم.ما فرض میکنیم یک استوانه با طولی نامحدودداریم و درشرایط مرزی، برای معادله موج و لاپلاس صدق میکند..ما برخورد بین ذرات و مدهای سطحی کانال های استوانه ای و نانو سیم هارابا استفاده از روشهای کلاسیک و مکانیک کوانتمی مطالعه کردیم.

کربن یکی از عناصر خارق العاده در جدول تناوبی است که به عنوان یکی از بنیادی ترین عناصر برای زندگی در جهان امروزی شناخته شده است. در پایان نامه حاضر ابتدا مقدمه ای بر کربن و ساختار نانولوله های کربنی وخواص منحصر به فرد آن ها و برخی از کاربردهای مهم نانولوله های کربنی بیان شده و سپس به بررسی انتشار امواج الکترومغناطیسی در نانولوله های کربنی تک دیواره با استفاده از مدل هیدرو دینامیک کوانتومی و الکترودینامیک کلاسیک پرداخته شده است. برای این منظور تحریکات الکترونی بر روی سطح نانولوله را به صورت یک گاز الکترونی آزاد در نظر می گیریم که توسط مدل هیدرودینامیک خطی توصیف می شود. در نهایت عبارت هایی برای پاشندگی امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین برای مدهای الکتریکی و مغناطیسی عرضی بدست می آوریم. سپس به بررسی بر هم کنش یک موج الکترومغناطیسی با الکترون های سطحی نانولوله های کربنی تک دیواره پرداخته.در ادامه بررسی ها به مطالعه نوسانات جمعی در نانولوله های کربنی تک دیواره توسط الکترون های پرشتاب می پردازیم.یکی از نکات جالب در مورد نانولوله های کربنی تک دیواره این است که خاصیت الکتریکی شان شدیداً به شکل هندسی شان بستگی دارد در ادامه بررسی ها به مطالعه نوسانات جمعی در نانولوله های کربنی تک دیواره توسط الکترون های پرشتاب می پردازیم.یکی از نکات جالب در مورد نانولوله های کربنی تک دیواره این است که خاصیت الکتریکی شان شدیداً به شکل هندسی شان بستگی داردبا معرفی شیوه های مختلف مثل afm و eels و stm و غیره، اطلاعات مهمی از ساختار الکترونیکی و وابستگی آن به شکل هندسی نانو لوله به دست می آید.