چکیده: این پایان نامه مشتمل بر پنج بخش کار تحقیقاتی به شرح زیر است: چهار بخش اول محاسبات مفصل و کامل ازاساس و dft در سطوح مختلف بر روی تعداد زیادی از گونه های حدواسط فعال شامل عناصر گروه 14 و 15 جدول تناوبی انجام شده است. بخش اول و دوم: گونه های یک تایی ‏ و سه تایی 3,2-دی هالوسیکلوپروپنیلیدن بهینه سازی‏ شده فرم حلقوی خود را حفظ می کنند. بالعکس جایگزین شدن یک اتم ژرمانیوم در حلقه سه تایی موجب تولید فشار زیادی در حلقه می شود. به طوری که گونه های یک تایی (s) و سه تایی (t) 3,2-دی هالو-2-ژرماسیکلوپروپنیلیدن به ژرمیلن های یک تایی ‏ و سه تایی غیر حلقوی 3,1-دی هالو-2-ژرماپروپین x-c?c-ge-x تبدیل می شوند .(x = f, cl, br) تمامی ساختارهای حاصل فرکانس مثبت داشته و حالت الکترونی پایه یک تایی ‏ دارند. روند شکافتگی انرژی ?es-t مطابق الکترونگاتیوی هالوژن تغییر می کند. همچنین با قرار گرفتن دو اتم سیلیسیوم و یا دو اتم ژرمانیوم به جای دو اتم کربن در 3,2-دی هالوسیکلوپروپنیلیدن هایی که حالت الکترونی سه تایی دارند پیوندهای si=si و ge=ge شکسته شده و ساختارهای مینیمم و w فرم x-si-c-si-x و x-ge-c-ge-x تولید می شوند. گونه های یک تایی ‏ 3,2-دی هالو-3,2-دی سیلاسیکلوپروپنیلیدن با وجود پیوند دوگانه si=si در حلقه سه عضوی مینیمم هستند. درحالی که وجود پیوند ge-ge در ساختار 3,2-دی هالو-3,2-دی ژرماسیکلوپروپنیلیدن ها منجر به حالت گذار شدن آنها می شود. حالت الکترونی سه تایی برای تمامی گونه های شامل دو اتم si و یا دو اتم ge حالت الکترونی پایه محسوب می شود. بخش سوم: در مبحث حدواسط های دارای بیش از یک مرکز فعال نایترنواتینیل هالومتیلن و نایترنواتینیل هالوسایلیلن و نایترنواتینیل هالوژرمیلن (x-m-c?c-n, m = c, si, ge; x = h, f, cl, br) مورد مطالعه قرار گرفتند. این حدواسط ها دارای دو مرکز فعال(sixtet) هستند که توسط گروه استیلن به هم متصل شدند. حالت های‏ الکترونی یک تایی ‏ و سه تایی و پنج تایی‏ آنها مینیمم می باشد. حالت الکترونی یک تایی ‏ نایترنواتینیل هالومتیلن با تقارن c?v به صورت یک مولکول حاوی اتم های هشت الکترونی است (x-c?c-c?n) که از رده حدواسط ها خارج است. بین دو حالت الکترونی باقیمانده برای این مولکول حالت الکترونی پایه سه تایی است. به جز گونه ی هیدروژن دار نایترنواتینیل هالوژرمیلن که حالت الکترونی پایه یک تایی ‏دارد، بقیه گونه های نایترنواتینیل هالوژرمیلن و تمامی گونه های نایترنواتینیل هالوسایلیلن دارای حالت الکترونی پایه سه تایی می باشند. حالت الکترونی یک تایی ‏ این گونه ها دارای دو مرکز سه تایی منتهی با اسپین مخالف است. حالت الکترونی سه تایی گونه ی نایترنواتینیل هالومتیلن دارای یک کاربن یک تایی ‏ پوسته باز (?1?1) و یک نایترن سه تایی است. در صورتی که حالت الکترونی گونه های سایلیلن و ژرمیلن یک مرکز یک تایی ‏ پوسته-بسته (?2?0) و یک نایترن سه تایی دارد. در انتها حالت الکترونی پنج تایی‏ تمامی این گونه ها دو مرکز سه تایی با اسپین یکسان دارند. بخش چهارم: راسمیزاسیون دی آزاسیکلوهپتاتتراان ها و تری آزاسیکلوهپتاتتراان ها وابستگی شدید به موقعیت اتم های نیتروژن دارند: راسمیزاسیون گونه های دارای یک اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه مثل 6,1- و 2,1- و 3,1- و 4,1- و 5,1-دی آزاسیکلوهپتاتتراان و 4,2,1- و 5,2,1- و 4,3,1- و 5,3,1- و 5,4,1-تری آزاسیکلوهپتاتتراان از طریق حالت گذار دی آزا- و تری آزاسیکلوهپتاتری-انیلیدن ضدآروماتیک مربوطه شان انجام می شود. درحالی که راسمیزاسیون گونه های 3,2- و 4,2- و 5,2- و 4,3-دی آزاسیکلوهپتاتتراان و 4,3,2- و 5,3,2-تری آزاسیکلوهپتاتتراان از طریق حالت گذار آروماتیک مربوطه شان صورت می پذیرد. شایان ذکر است گونه هایی که یک اتم نیتروژن در موقعیت 1 حلقه دارند ?e# کوچک تر‏ی برای راسمیزاسیون دارند. بخش پنجم: این بخش شامل سنتز نانوذرات تنگستن به روش قوس الکتریکی می باشد. نانوذرات تنگستن حاصل از روش قوس الکتریکی با استفاده از تکنیک های sem و tem و xrd شناسایی شدند. جریان الکتریکی و محیط اعمال قوس نقش مهمی را در کنترل ساختار، خلوص، اندازه، پراکندگی و راندمان نانوذرات بازی می کنند. گاز نیتروژن، هوای آزاد، آب مقطر نتایج بهتری را نسبت به اتیلن گلی کول نشان می دهند. محیط گاز نیتروژن و جریان a100 به عنوان شرایط بهینه برای تولید نانوذرات تنگستن معرفی می شود.