4-3-1- بررسی ناخالصی اتم لانتانیدی در هدایت الکتریکی نانولوله BC3…………………..
4-3-2- بررسی ناخالصی اتم لانتانیدی در هدایت الکتریکی نانولوله BC2N……………….
4-4- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………..84
4-5- پیشنهادات………………………………………………………………………………………84
منابع…………………………………………………………………………………………………..85
چکیده:
در این پایان نامه، به بررسی نظری اثر حضور ناخالصیهای لانتانیدی بر روی ساختار الکترونی نانولوله­های کربنی(CNT)  و نانولوله­های BC3،BC2N  پرداخته شده است. همچنین اثر کاتیونهای لانتانیدی (La³⁺,Eu³⁺,Lu³⁺) دکره شده در فرآیند جذب H₂O و  H₂در کمپلکس­های [CNT-Ln(H₂O)_n] و

[CNT-Ln(H₂)_n] بررسی گردیده است. محاسبات شیمی کوانتومی در سطح نظریه تابعیت چگالی، برای این کمپلکس­ها با استفاده از روش محاسباتی B3LYP و از مجموعه پایه ECP/7s 6p 5d برای اتمهای لانتانیدی و هم چنین از مجموعه پایه 6-31G* برای سایر اتم­ها انجام شده است. انرژی برهمکنش، آنالیز اتم­ها در مولکولها(AIM)  و آنالیز اوربیتال­های طبیعی پیوندی (NBO) در کمپلکس­های [CNT-Ln(H₂O)_n] و [CNT-Ln(H₂)_n] مطالعه شده­اند. با جایگزین کردن کاتیون لانتانیوم در کمپلکسهای [BC3-La] و  [BC2N-La] نتایج محاسبات نشان داد که شکاف انرژی نسبت به نانولوله اولیه تغییر یافته و به ترتیب باعث کاهش و افزایش رسانایی در این کمپلکس­ها شده است.
فصل اول: نانولوله های کربنی
1-1- مقدمه
شیمی­فیزیک[1] دانشی از علم شیمی است که به بررسی ماهیت شیمیایی سیستم های شیمیایی، از نظر اصول و قوانین نظری فیزیکی می­پردازد. در واقع شیمی فیزیک رابطه میان دو علم شیمی و فیزیک را برقرار می­کند و به دانش فیزیک بسیار نزدیک است. رشته­هایی مانند نانو شیمی، شیمی سطح، شیمی کوانتوم، طیف سنجی مولکولی، ترمودینامیک، شیمی هسته­ای همه بیانگر ارتباط شیمی فیزیک به دانش فیزیک است ]1[.
2-1- نانو چیست؟
قرن بیست و یکم قرن فناوری نانو، پدیده ای بزرگ است که در تمامی گرایش­های علمی راه یافته است. فناوری نانو از کلمه یونانی به معنی “کوتوله” سرچشمه گرفته است. نانو فقط یک مقیاس است، یک میلیاردم یک متر و یا حدود یک صد هزارم ضخامت تار موی انسان است.
در بعد نانو خصوصیات فیزیکی و شیمیایی اتم ها، مولکول ها با خصوصیات توده ماده فرق دارد و همین مشخصات باعث پیدایش دستاوردهای جدیدی در علوم پزشکی و مهندسی شده است ]2[.
3-1- تاریخچه فناوری نانو
ایده فناوری نانو برای اولین بار در سال 1959 توسط فیزیکدان معروف ریچارد فاینمن[1] که در بحث خود با عنوان “فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد” مطرح شده است. او در بحث خود، امکان سنتز از طریق دستکاری مستقیم اتم ها و مولکول ها، در آینده را ارائه داد. اصطلاح فناوری نانو اولین بار توسط نوریو تایونگوچی² در سال 1974 جهت دستیابی به اندازه­هایی در حدود یک نانومتر مورد استفاده قرار گرفت. چشم انداز های فاینمن انقلابی در راه اندازی مسابقه جهانی فناوری نانو بود.
در سال 1981 اریک درکسلر³ اولین مقاله خود را در مورد نانو تکنولوژی مولکولی ارائه داد ]3و4[.

یک مطلب دیگر :

4-1- کربن
كربن یكی از متنوع ترین عناصر شناخته شده برای بشر است. تقریبا 79 درصد از شیمی آلی را کربن تشکیل می­دهد. کربن در حالت پایه دارای ساختار الکترونی 1s²2s²2p² است. هیبریداسیون sp³ اتم های کربن، این اجازه را به کربن می­دهد که چهار پیوند کووالانسی با اتم های دیگر داشته باشد. در فناوری نانو، ترکیبات کربن یک دسته مهمی را تحت عنوان نانو ساختارهای کربنی به خود اختصاص می­دهند. نانو ساختارهای کربنی دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ویژه­ای هستند و به همین لحاظ باعث پیشرفت­های متفاوتی در عرصه فناوری نانو شده است ]5[.
5-1- انواع گونه های کربن
از لحاظ میکروسکوپی کربن در انواع مختلفی در طبیعت یافت می­شود. ترکیبات کربن مانند گرافیت، الماس، کربن­های بی شکل (آمورف)، فولرن، نانو الیاف کربنی، نانولوله­های کربنی و گرافن هستند. انواع گونه ­های کربن در شکل 1-1 آورده شده است. فولرن یک نانو ماده­ی صفر بعدی، نانولوله های کربنی یک نانوماده­ی یک بعدی و گرافیت به عنوان یک ماده سه بعدی در نظر گرفته می‌شوند [6]. در زیر بعضی از خصوصیات و ویژگی های انواع مختلف کربن آورده شده است.
1-5-1- گرافیت
گرافیت یکی از رایج ترین فرم­های کربن است. بر خلاف الماس، گرافیت یک هادی الکتریکی است. بنابراین می­توان آن را به عنوان نمونه در الکترود لامپ قوس الکتریکی استفاده کرد. در شرایط استاندارد گرافیت پایدارترین شکل کربن است. بنابراین از آن در ترموشیمی به عنوان شرایط استاندارد برای تعریف گرمای تشکیل ترکیبات کربن استفاده می­کنند. گرافیت یک ساختار شش ضلعی از اتم­های کربن است که دارای هیبرید sp² می باشند. اتمهای کربن با پیوند های کوالانسی به هم متصل شده اند ]7[. شکل 1-2 صفحات گرافیت را نشان می­دهد. در لایه های بین صفحات نیروهای ضعیف واندر والسی وجود دارد و به همین علت لایه های گرافیت به خوبی بر روی هم نگه داشته می­شود. از پودر گرافیت به عنوان روان کننده خشک استفاده می­شود. از نظر فعالیت شیمیایی، گرافیت کمی فعال تر از الماس است و دلیل آن توانایی نفوذ پذیری واکنش­دهنده­ها بین لایه های شش ضلعی از اتم های کربن در گرافیت است ]8[.
2-5-1- الماس
الماس یکی از آلوتروپ شناخته شده کربن است. سختی و درخشندگی الماس، آن را برای کاربردهای صنعتی و جواهرات مفید می­سازد. الماس سخت ترین ماده طبیعی شناخته شده است. با ادامه پیشرفت در تولید الماس مصنوعی کاربردهای آینده آن امکان پذیر می­شوند. همچنین از الماس به عنوان نیمه رسانا برای ساخت تراشه به عنوان فرو رفتن حرارت در الکترونیک استفاده می­شود. ساختار بلوری الماس در شکل 1-3 آورده شده است.
در ساختار بلوری الماس، چهاروجهی­ها با همدیگر یک شبکه سه بعدی از حلقه­های کربن شش ضلعی تشکیل می­دهند که این شبکه پایدار از پیوند کووالانسی و حلقه شش ضلعی دلیل سخت شدن الماس است. هر اتم کربن در الماس با چهار اتم کربن دیگر پیوند کوالانسی با هیبرید sp³ دارد ]9[.