در بخش اول از این پروژه به مطالعه و بررسی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی ترکیب y2fe14b پرداختیم. این ترکیب جزو دسته جدید از مواد مغناطیسی است که شامل عناصر خاکی کمیاب، آهن و بور (r2fe14b) می باشد. مهمترین ویژه گی این مواد مغناطیسی جدید، ناهمسانگردی قوی آن ها می باشد. این مواد مغناطیسی در خودروهای هیبریدی و الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند و علاوه بر ذخیره انرژی باعث کاهش تولید دی اکسیدکربن وآلودگی هوا می شوند. y2fe14b بدون الکترون f و برای بررسی الکترون های نسبتا سرگردان d (در مقایسه با الکترون های f ) در مواد مغناطیسی مناسب می باشد و انتظار می رود که نسبت به تغییر ثابت های شبکه حساسیت بیشتری داشته باشد. ما به محاسبه انرژی ناهمسانگردی مغناطیسی به دو روش مختلف پرداختیم. در روش اول از محاسبات نسبیتی در حضور برهم کنش اسپین- مدار استفاده کردیم و انرژی ناهمسانگردی مغناطیسی را تعیین کردیم. در روش دوم بر هم کنش اسپین- مدار به صورت اختلالی در هامیلتونی غیرنسبیتی در نظر گرفته شد و با بکارگیری نظریه اختلال مرتبه دوم، انرژی ناهمسانگردی در زمان بسیار کمتر (نسبت به روش اول) با دقت قابل قبولی محاسبه شد. در بخش دوم پژوهش، در ابتدا پایدارترین ساختارهای نانوخوشه هشت تایی نقره را به دست آوردیم و برای درک عمیقتر از پایداری نسبی ساختارها، خواص ساختاری، الکترونی، توپولوژیکی و اپتیکی نانوخوشه نقره بررسی شدند. همچنین از تصحیح بس ذره ای gw برای توصیف دقیق اربیتال های ملکولی homo و lumo استفاده کردیم. در ادامه، جذب ملکول های سمی co، no و hcn بر روی نانوخوشه هشت تایی نقره مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به انرژی جذب به دست آمده برای مجموعه ملکول-نانوخوشه نقره، جذب این ملکول ها در محدوده ی جذب فیزیکی قرار می گیرند. ما با بکارگیری نظریه بدر به محاسبه انتقال بار مجموعه ملکول-نانوخوشه نقره پرداختیم که محاسبات انتقال بار الکترونی از نانوخوشه نقره به سمت ملکول های co و no را نشان می دهد، در حالی که انتقال باری در مورد ملکول hcn مشاهده نشده است. همچنین جایگاه های جذب ملکول ها بر روی نانوخوشه نقره بر روی اتم هایی که دارای توزیعی از حالت های homo و lumo باشند، رخ می دهد. همچنین طیف جذب اپتیکی مجموعه ملکول ها- نانوخوشه نقره و نانوخوشه خالص نقره را محاسبه کردیم. نتایج به دست آمده نشان می دهند که نانوخوشه نقره می تواند به عنوان کاتالیزور و حسگر اپتیکی ملکول سمی no به کار گرفته شود.

خواص ترابرد الکترونی نظیر رسانش، اثر هال و اثرات ترمودینامیکی در زمینه طراحی مواد از اهمیت ویژه ای برخوردارند. هم چنین از اثرهال در اندازه گیری مقاومت مغناطیسی مواد (مقاومت مواد در برابر میدان مغناطیسی ) ونیز برای تعیین نوع و چگالی حامل ها استفاده می شود .برای محاسبه ی خواص ترابرد الکترونی ، نیاز به توصیف فضای حقیقی از رفتار الکترون در بلورداریم .استفاده از توابع موج جایگزیده در فضای حقیقی باعث می شود که بتوانیم به الکترون یک بسته موج نسبت دهیم و حرکت آن را تحت اعمال میدان ها ی مختلف بررسی کنیم .در حالی که توابع بلوخ که ابزار مناسبی برای توصیف وارون از رفتار الکترون ها هستند ، به دلیل گستردگی در کل بلور گزینه ی مناسبی برای خواص ترابردی نیستند . توابع وانیر ، توابع جایگزیده ای هستند که از تبدیل فوریه توابع بلوخ به دست می آیند و بسته های موج مناسبی برای استفاده در نظریه ی نیمه کلاسیک هستند . در این رساله با استفاده از نرم افزار pwscf وwannier90 توابع وانیر را برای فلزات مکعبیag, au, li al, cu, pb, pd ,به دست آوردیم . سپس با استفاده از توصیف نیمه کلاسیک رفتار بسته موج های الکترونی تحت اعمال میدان های الکتریکی و مغناطیسی ضعیف، روابط مورد نیاز برای محاسبه ی ضریب هال را به عنوان برنامه ی تکمیلی به کد wannier90 اضافه کردیم .به کمک این برنامه ضریب هال را برای 7 فلز مورد نظر محاسبه کردیم و در انتها با رسم نوارهای انرژی و سطوح فرمی به تحلیل نتایج به دست آمده پرداختیم . نتایج نشان می دهند که دقت مدل استفاده شده برای محاسبه ی ضریب هال به میزان صحت تقریب مان واهلش ثابت بستگی دارد