در این پایان نامه به بررسی مایع نرمال 3-heدر ابعاد محدود مانند قطره هلیم و مایع نرمال 3-he درلوله های باریک می پردازیم، برای مطالعه این دو سیستم محصور شده از روش وردشی با پایین ترین مرتبه قید(locv) بهره گرفته ایم، علاوه بر این برای بررسی دقیقتر قطره هلیم روش مورد استفاده را دقیقتر کردهاز روش وردشی با پایین ترین مرتبه قید توسعه یافته (elocv) نیز استفاده کرده ایم. از پتانسیل لنارد-جونز برای برهمکنش اتمهای هلیم استفاده شده است.فرض بر این بوده است که توزیع چگالی اتمها درون قطره ها و لوله های باریک با استفاده از سه تابع توزیع گوسی، شبه گوسی و وود-سکسون تعیین گردد. برای هر دو سیتم یعنی قطره ها و لوله های باریک شعاع آنها، انرژی بستگی و تعداد اتم موجود در قطره را بدست می آوریم.

کشف نانولوله های کربنی تک دیواره در سال 1993 یک رشته پژوهشی علمی و فناورانه ی جدید به وجود آورده است. ویژگی های عالی مکانیکی، گرمایی و الکترونیکی نانولوله های کربنی آن ها را یکی از مهم ترین نامزدهای ساخت افزارهای الکترونیکی در ابعاد نانو ساخته است. با کاهش اندازه وسایل الکترونیکی و مکانیکی به نانومتر، ترابرد گرما به محیط از جنبه ی کارکرد و طول عمر وسایل اهمیت زیادی می یابد. در دهه ی گذشته بررسی های بسیاری بر روی رسانش گرمایی نانومواد هم به شکل تئوری و هم به شکل تجربی انجام شده است. نتایج نشان داده اند که نانولوله های کربنی رسانش گرمایی بسیار زیادی در سنجش با الماس دارند. ما در این پایان نامه بستگی رسانش گرمایی نانولوله های کربنی تک دیواره را به درازا و دما بررسی نموده ایم. در این بررسی روش دینامیک مولکولی ناتعادلی سرراست و پتانسیل ترسف را به کار برده ایم. بستگی به درازا را سه نانولوله با قطرهای گوناگون و درازاهای 36/7-82/24 نانومتر به دست آورده ایم. رسانش گرمایی با افزایش درازا به مقدار ثابتی میل نمی کند ولی رفتار توانی دارد. بستگی به درازا برای نانولوله های با قطر متفاوت و در دماهای گوناگون متفاوت است. همچنین بستگ دمایی رسانش گرمایی چندین نانولوله ی کربنی با قطرهای گوناگون را در بازه ی 100-550 کلوین بررسی نموده ایم. در همه ی نانولوله ها رسانش گرمایی تا رسیدن به یک اوج افزایش می یابد و سپس با افزایش دما مقدار آن کاهش می یابد. مکان اوج در نانولوله های با قطر بزرگ تر به دماهای بالاتر منتقل می شود. پراکندگی اوم کلپ که در نانولوله های با قطر بزرگ تر در دمای بالاتری آغاز می شود، سبب رخ دادن این پدیده است.

هدف تحقیق هدف تحقیق حاضر، طراحی محتوای آموزشی برای پیوندهای شیمیایی در خودآرایی سیستم های مقیاس نانو و بررسی اثربخشی محتوای ارائه شده بر دانش و نگرش دانش آموزان دوم دبیرستان است. جامعه آماری این تحقیق شامل دانش آموزان دختر رشته ریاضی فیزیک و تجربی منطقه 5 شهر تهران در مقطع دوم متوسطه در سال تحصیلی 90-1389 با تعداد 4922 نفر می باشد. روش تحقیق در این تحقیق که با روش شبه آزمایشی صورت گرفت، از نمونه ی در دسترس استفاده شد. این نمونه شامل 80 دانش آموز بود که پس از همتا سازی، به صورت تصادفی به دو گروه کنترل و آزمایش تقسیم شدند و آموزش پیوندهای شیمیایی برای هر دو گروه انجام شد. طرح این تحقیق، از نوع پیش آزمون و پس آزمون با گروه کنترل بود که پس از تایید روایی و پایایی محتوای آموزشی طراحی شده اجرا گردید. ابزار تحقیق ابزارهای تحقیق عبارتند از محتوایی که توسط محقق طراحی شده و همچنین آزمون های یادگیری و نگرش سنج که پس از تایید روایی و پایایی در دو نوبت، قبل و بعد از اجرای عمل آزمایشی به مرحله ی اجرا درآمد و داده ها جمع آوری گردید. به منظور تحلیل داده های آزمون، از آمار توصیفی و نیز برای مقایسه میانگین گروه ها از آزمون t و من- ویتنیu استفاده گردید. نتایج تحقیق نتایج تحقیق حاکی از موثر بودن محتوای تولید شده بر یادگیری و نگرش دانش آموزان می باشد و تفاوت افزایش یادگیری دانش آموزان در سطوح شناختی و فراشناختی تفاوت معناداری وجود دارد. همچنین تفاوت بین میانگین نمرات پیش آزمون و پس آزمون نگرش دو گروه آزمایشی معنادار می باشد.

این تحقیق به منظور بررسی حالت خاص حرکت ذره در یک شاره که به حرکت براونی مشهور است انجام گرفته است. اگر معادله ی ساده ی نیوتون را برای حرکت این ذره بنویسیم، به معادله ی لانژون می انجامد. این معادله به صورت تحلیلی با میانگین گیری از متغیر های تصادفی قابل حل است. چنانچه ذره روی سطح یک فلز با ساختار اتمی مشخص حرکت کند و یک پتانسیل دوره ای دو بعدی از طرف سطح فلز بر آن اعمال شود، پس یک نیروی دوره ای به معادله ی لانژون افزوده می شود، این معادله به روش عددی قابل حل است. در نهایت می توان نیروی واداشته ای به ذره اعمال کرد و معادله ی جدیدی شکل داد و با حل عددی آن مشخص کرد بسته به میزان میرایی محیط، پتانسیل دوره ای دوبعدی و نیروی واداشته، ذرات حرکت پخشی، زیر پخشی، فوق پخشی یا نوسانی واداشته دارند. رفتار فوق پخشی در ناحیه ای با میرایی کم، رفتار زیر پخشی در ناحیه ای با میرایی بالا و رفتار نوسانی واداشته با اعمال نیروی واداشته با هر میزان میرایی ایجاد می شود. نوع رفتار ذرات در هر ناحیه ای با توجه به نمودار های میانگین مربع جابجایی ذرات بر حسب زمان، تابع چگالی احتمال بر حسب مکان ذرات و مختصات مکانی حرکت ذرات در صفحه توصیف می شود.

هنگام ظهور یک ماده ناشناخته نخستین تحقیقات در زمینه شناسایی ویژگی های آن است. درحال حاضر آنچه گرافین را با اهمیت نموده، ویژگی های منحصربفرد آن می باشد. ویژگی های جالب توجه گرافین به عنوان نازک ترین ماده جهان و کاربردهای روزافزون آن در الکترونیک، حسگرها، نمایشگرها و.... آن را به حوزه مهمی در فیزیک ماده چگال و نانوتکنولوژی تبدیل نموده است. یکی از مسائل مطرح برای این ماده، شناسایی ویژگی های حسگری آن به منظور کاربرد در ابزارهای نانو است. از این رو مطالعه ویژگی های حسگری (تغییرات ویژگی های شیمیایی در حضور مولکول های دیگر) گرافین به عنوان هدف اصلی این پایان نامه انتخاب گردید. مطالب مندرج در پایان نامه حاضر به این شرح است. در فصل اول مروری بر هم خانواده های کربن، که گرافین یکی از آن ها می باشد، خواهیم داشت. در ادامه برخی ویژگی های، روش های ساخت و کاربردهای گرافین توضیح داده می شود. در فصل دوم روش های محاسباتی کلاسیکی و کوانتومی بیان و این نتیجه حاصل می شود که در شبیه سازی،سطح گرافین بزرگ تر از آن می باشد که از روش های مکانیک کوانتومی با رایانه های معمولی قابل بررسی باشد و انجام محاسبات با این روش ها زمان بر می باشد، بنابراین در ابتدای فصل سوم نتایج محاسبات کلاسیکی (حل عددی و تحلیلی) جذب مولکول متان بر روی سطح گرافین ( ویژگی های حسگری گرافین) ارائه می شود. از سوی دیگر چون گرافین یک نانوماده است با روش های کلاسیک نمی توان به بررسی دقیق ویژگی های شیمیایی آن پرداخت. بنابراین در پروژه حاضر با محدود کردن سطح گرافین از محاسبات مبتنی بر مکانیک کوانتومی با نرم افزار نیز استفاده گردید و در انتهای فصل سوم محاسبات کوانتومی انجام شده ارائه و نتایج به دست آمده با گرافین سفید مقایسه شده است. که با اعمال شرایط مرزی دوره ای این نتایج برای سطح های بزرگ قابل تعمیم می باشد.

این تحقیق به منظور بررسی حالت خاص حرکت ذره در یک شاره که به حرکت براونی مشهور است انجام گرفته است. اگر معادله ی ساده ی نیوتون را برای حرکت این ذره بنویسیم، به معادله ی لانژون می انجامد. این معادله به صورت تحلیلی با میانگین گیری از متغیر های تصادفی قابل حل است. چنانچه ذره روی سطح یک فلز با ساختار اتمی مشخص حرکت کند و یک پتانسیل دوره ای دو بعدی از طرف سطح فلز بر آن اعمال شود، پس یک نیروی دوره ای به معادله ی لانژون افزوده می شود، این معادله به روش عددی قابل حل است. در نهایت می توان نیروی واداشته ای به ذره اعمال کرد و معادله ی جدیدی شکل داد و با حل عددی آن مشخص کرد بسته به میزان میرایی محیط، پتانسیل دوره ای دو بعدی و نیروی واداشته، ذرات حرکت پخشی، زیر پخشی، فوق پخشی یا نوسانی واداشته دارند.رفتار فوق پخشی در ناحیه ای با میرایی کم، رفتار زیر پخشی در ناحیه ای با میرایی بالا و رفتار نوسانی واداشته با اعمال نیروی واداشته با هر میزان میرایی ایجاد می شود. نوع رفتار ذرات در هر ناحیه ای با توجه به نمودار های میانگین مربع جابجایی ذرات بر حسب زمان، تابع چگالی احتمال بر حسب مکان ذرات و مختصات مکانی حرکت ذرات در صفحه توصیف می شود.

چکیده ایجاد یک پتانسیل دقیق , واکنشی و محاسباتی که توصیف کننده ی برهم کنش بین اتمی در مواد کووالانت باشد, هنوز چالش بر انگیز است. پتانسیلهای واکنشی که اجازه می دهند تعداد همسایه های نزدیک تغییر کند, بیشترین علاقه برای مطالعه خواص ساختاری و انتقال فاز مواد در چارچوب کلاسیکی و شبیه سازی های با مقیاس بزرگ می باشند و حتی در بعضی موارد می توانند به جای روش تقریب تنگ بست و تابع چگالی نیز به کار روند. اولین پتانسیل واکنشی مرتبه پیوندی شامل اثرات الحاقی, توسط برنر برای هیدروکربن ها ارائه شد. برنر دو نوع پارامتر بندی 1و 2 ارائه داد که اولی بر مبنای طول پیوند و دومی بر مبنای ثابت نیروی پیوند بود. و بعد از آن به معرفی پتانسیل rebo که تلفیق برنر 1و2 بود پرداخت. بعدها با اضافه کردن اثرات دیگر شامل اثرات همسایه های دورتر, اثرات جملات ضدپیوندی و جملات پیچشی پتانسیل دقیق تری شکل گرفت که بخصوص برای ساختارهای کربنی مورد استفاده قرار می گیرد ما در این پایان نامه سعی کردیم به شرح این پتانسیل ها بخصوص پتانسیل lcbopii بپردازیم و نحوه محاسبه آن را شرح دهیم. واژگان کلیدی: پتانسیل واکنشی, پتانسیل مرتبه پیوندی, پیوندهای شیمیائی, شبیه سازی نانو ساختارها, تابع تبدیل

چکیده: از زمان کشف گرافن در سال 2004، گرافن توجه دانشمندان بسیاری را به خود جلب کرده است. این بلورها ی دوبعدی، یک طبقه ی جدید کاملی از مواد با خواص الکترونیکی، مکانیکی و نوری فراهم کرده اند. گرافن یکی از آلوتروپ های دوبعدی کربن می باشد، که ساختار آن شامل ورقه های مسطح با ضخامت یک اتم می باشد که از اتم های کربن (که با یکدیگر پیوند sp2 دارند)تشکیل شده و به طور فشرده در یک شبکه ی کریستال لانه زنبوری(شش ضلعی منتظم)جمع شده اند. و نتایج مورد بررسی روی گرافن نشان داده اند که این نانوماده رسانش گرمایی بالا، خواص مکانیکی بسیار خوب و رسانش الکتریکی بالایی دارد. ما در این پایان نامه انرژی گرافن و بستگی انرژی یک صفحه ی گرافن دو بعدی موج دار را به دامنه و طول موج بررسی کرده ایم. و نقش جملات پتانسیل ترسف در مقدار انرژی را شرح داده ایم. در این بررسی از شبیه سازی مکانیک مولکولی و پتانسیل ترسف(میدان نیروی والانس)استفاده کرده ایم. از آن جا که پتانسیل ترسف علاوه بر گرافن، برای نانولوله های کربنی و فولرین ها نیز به کار می رود، کار را گسترش داده و انرژی نانولوله ی آرم چیر و فولرین c60 را بررسی کرده ایم و بستگی انرژی نانولوله ی آرم چیر به درازا و شعاع و بستگی انرژی نانولوله ی آرم چیر موج دار به دامنه و طول موج را به دست آورده ایم. در گرافن و نانولوله ی کربنی آرم چیر به این نتیجه رسیدیم که: 1- هرچه طول موج بیشتر باشد، انرژی کمتر می شود و برعکس. 2- هرچه دامنه بیشتر باشد، انرژی نیز بیشتر می شود و برعکس. و برای نانولوله ی کربنی آرم چیر به این نتیجه رسیدیم که: 1- هرچه درازای نانولوله بیشتر باشد، انرژی آن نیز بیشتر می شود و برعکس. 2- هرچه شعاع بیشتر شود، انرژی آن کمتر می شود و برعکس. واژه های کلیدی: گرافن- نانولوله ی کربنی- فولرین - خواص مکانیکی- میدان نیروی والانس – مدل سازی و شبیه سازی

اخیرا خواص مکانیکی گرافین مورد توجه بسیاری از فیزیکدانان در سراسر دنیا قرار گرفته است. گرافین خواص بسیار زیاد و منحصر به فردی دارد.که یکی از این خواص، خواص مکانیکی گرافین است که بسیار حائز اهمیت است چنان که تحت تنش هایی از مرتبه ترا پاسگال رفتار غیر خطی از خود نشان می دهد. در این پایان نامه ما مطابق آزمایش های انجام شده و تحقیقات اخیر ، مروری بر رفتار غیر خطی گرافین در اثر تنش داشته ایم. همچنین یکی از نظریه های اخیر برای توصیف چنین رفتار غیر خطی را نیز مورد مرور قرار می دهیم. در قسمت نتایج محاسباتی، توسط شبیه سازی دینامیک مولکولی به کشیدن گرافین که به صورت شش ضلعی بریده شده است می پردازیم و نشان می دهد که چگونه تنش خارجی بر روی انرژی و رفتار پیوندی اتم های کربن اثر می گذارد.

ما دراین پایان نامه انرژی یک سیستم گرافنی و نانولوله آرم چیر را به کمک روش تندترین کاهش شیب، کمینه کرده ایم. در این بررسی از شبیه سازی مکانیک مولکولی و پتانسیل وسیلی و ترسف استفاده شده است. علت استفاده از این پتانسیل این است که، امروزه برای گرافن فقط مدل میدان نیروی والانس پیشنهاد شده است که برای نانو لوله و فولرن در شکلهای آشفته یا آزاد نیز به کار می رود . ابتدا گرادیان پتانسیل وسیلی و ترسف محاسبه می شود. سپس انرژی برای یک سیستم گرافنی با 225 اتم که در آن تغییر شکل های مختلف ایجاد شده بررسی می شود، و در نهایت از روش تندترین کاهش شیب انرژی کمینه سیستم را یافته و مختصات نقاطی که در آن وضعیت انرژی سیستم کمینه خواهد شد بدست می آید. نتیجه بدست آمده نشان می دهد که سیستم در نهایت تخت خواهد شد که حالت تعادل و پایدار آن است. همچنین انرژی نانولوله آرم چیربا 460 اتم وطول 50 آنگستروم بررسی می شود. سپس از روش تندترین کاهش شیب انرژی کمینه را یافته و مختصات نقاطی که در آن وضعیت انرژی کمینه می شود بدست می آید. نتیجه بدست آمده نشان می دهد که سیستم درنتیجه به حالت بدون تغییر شکل برمی گردد و مختصات نقاط بدست آمده بعد از کمینه سازی، با مختصات اولیه سیستم قبل از تغییر شکل یکسان است. و از آنجاییکه پتانسیل وسیلی و ترسف در فولرین ها نیز به کار می رود انرژی مولکول 60 c را نیز بررسی کرده ایم.

گرافین صفحه ای دو بعدی با ضخامتی به اندازه یک اتم کربن است که اتم های کربن روی شبکه ای به شکل لانه زنبور قرار گرفته اند. پس از تولید گرافین در اواخر سال 2004 به علّت رفتار شگفت آور و غیر معمول این سیستم دو بعدی و داشتن ویژگی های مکانیکی، الکتریکی، حرارتی، اُپتیکی و کاربرد عملی بالقوه این ماده، پژوهش های گسترده ای برروی این ماده جدید صورت گرفت. یکی از ویژگی های منحصر به فرد گرافین، طبیعت خاص حامل های بار در آن است. در فیزیک ماده چگال معمولاً معادله شرودینگر در توصیف خواص الکترونی مواد کاربرد دارد ولی گرافین یک استثنا می باشد و حامل های بار آن از معادلات ذرات نسبیتی بدون جرم تبعیت می کنند. با وجود اینکه هیچ مشخصه نسبیتی ای برای الکترون و حرکت آن در حوالی اتم کربن وجود ندارد. چنین شبه ذراتی را فرمیون های دیراک بدون جرم می نامیم. این مسئله را به طور مفصل در این پایان نامه بررسی کرده و نشان می دهیم که معادله حاکم بر گرافین همانند معادله نوترینوی باردار است. حرکت الکترون ها در گرافین حدود هزار برابر بیشتر از حرکت الکترون ها در بهترین فلز در دمای اتاق است در نتیجه آن گزینه مناسبی برای کاربرد های مختلف در ادوات الکترونیکی می باشد. ولی برای استفاده از گرافین در صنعت الکترونیک باید رفتار الکترون ها در گرافین را تحت کنترل قرار دهیم، که یکی از روش های معمول ایجاد تغییر شکل ساختاری در گرافین است. این تغییر شکل ساختاری باعث تولید شبه میدان مغناطیسی غیر یکنواخت در گرافین می شوند. شبه میدان مغناطیسی تولید شده همانند یک میدان مغناطیسی غیر یکنواخت واقعی عمل کرده و گاف انرژی در طیف الکترونی گرافین ایجاد میکند. در این پایان نامه اثر چهار تغییر شکل مختلف در گرافین را با روش المان محدود مورد بررسی قرار می دهیم و به کمک نرم افزار comsol چگالی احتمال الکترون دیراک را روی زیر شبکه های دوگانه گرافین برای چهار تغییر شکل محاسبه کرده و با هم مقایسه می کنیم. در این پایان نامه با در نظر گرفتن چهار تغییر شکل مختلف در صفحه گرافین که عبارتند از تغییر شکل گوسی، شانه تخم مرغی،h_0 sin??(kr)? وسینوسی یک بعدی عناصر تانسور کرنش را محاسبه کردیم و طبق معادله (6-18) شبه پتانسیل برداری مربوط به هر تغییر شکل را بدست آوردیم. سپس به کمک نرم افزار comsol برای هر کدام از این تغییر شکل ها و زیر شبکه های دو گانه گرافین چگالی احتمال تابع جایگزیده |?_k |^2 رارسم کردیم. نتیجه نشان می دهد که تحت شرایط مرزی ?=0 روی مرز های برای انرژی های نزدیک صفر |?_k |^2 دارای تقارن های مربوط به نوع تغییر شکل مربوطه است.

در این پایان نامه ما مطابق آزمایش های انجام شده وتحقیقات اخیر،مروری بر ضریب انعطاف پذیری (مدول خمشی) گرافن،راه کارها بدست آوردن آن و عوامل موثر بر آن داشته ایم؛ و نیز نقش جملات پتانسیل برنر را در مقدار عددی مدول خمشی گرافن شرح داده و مورد مرور و تحلیل قرار داده ایم. در پایان نقش زوایای دوسطحی را در افزایش مقادیرچگالی انرژی تنش در واحد سلول و ممان و انحنای خمش مورد تحلیل قرار داده و بحث را خاتمه می دهیم.

امروزه سیستم های تک لایه ای بسیاری شناخته شده ومورد مطالعه قرار گرفته اند، از جمله:گرافن(یک لایه از گرافیت)، برون ن نیترید شش ضلعی (h-bn)، بورن کربید، مولیبدیم دی سولفید، سدیم کلراید، آلومینیوم دی سولفایدو... . برای پیشرفت در نانو تکنولوژی آشنایی با سیستم ی تک لایه ای خنثی که در شرایط محیطی مختلف تمیز باقی می مانند و با بالا رفتن درجه حرارت پایداری خود را حفظ می کنند لازم است. در این زمینه گرافین و برون نیترید شش ضلعی مثال هایی برجسته اند. برون نیترید بر خلاف گرافین که یک رسانا است در حالت عادی در ساختار نواری خود دارای گافی به اندازه ی ev7/4 بین تراز رسانش و ظرفیت خود می باشد که این ماده را تبدیل به یک عایق با گاف نسبتا بزرگ کرده است. در این پژوهش سعی شده است به کمک محاسبات شبیه سازی خواص الکترونی صفحه ی برون نیتریدی در حضور ناخالصی بررسی شود. بدین منظور اکسیژن به عنوان ناخالصی در نظر گرفته شد و اما در ادامه به جهت گسترش کار این صفحه به همراه ناخالصی خود تحت کرنش های مختلف شامل 30?کشش و 30? تراکم قرار گرفت. در نهایت برای مقایسه، کار با اعمال کرنش های مشابه بر روی صفحه برون نیتریدی بدون ناخالصی ادامه یافت و خواص الکترونی در هر سه حالت مورد مطالعه قرار گرفت. محاسبات در این پروژه به کمک نرم افزار quntaum espresso انجام شده است.

فرمیون¬های¬ دیراک می-توانند در سدهای عریض و طویل الکترواستاتیک، با احتمال نفوذ بالا، نفوذ کنند، به ویژه اگر به صورت عمود بر سد بتابند.در این تحقیق نشان داده می شود که فرمیون¬های بی¬جرم دیراک را در یک ورقه گرافین تک لایه، می¬توان به وسیله میدان¬های مغناطیسی غیر یکنواخت، محبوس کرد. این، به ما اجازه طراحی ساختارهای مزوسکوپیک را در گرافین [به کمک سدهای مغناطیسی] می-دهد. پس می¬توان نتیجه گرفت: «بر خلاف سدهای الکتروستاتیک، سدهای مغناطیسی قادرند شبه ذرات دیراک- ویل را محبوس کنند». پارامترهای اصلی¬ای که وابستگی رسانندگی به زاویه تابش را می¬تواند کنترل کنند،«پهنای سدوانرژی الکترونهای فرودی» می باشندوتشدیددررسانایی درگرافین، برای الکترونهای دیراک که طیف خطی دارند، بسیار بیشتر از الکترونهای استاندارد (معمولی) است، که طیف سهموی دارند. برای یک پتانسیل پله¬ای و برخی ساختارهای با پهنای معین، می¬توان حالتهای مقید کوانتومی که نزدیک سد یا درون سد، قرار دارند را پیش بینی کرد.(برای سد پتانسیل تابع حالت مقیدکوانتومی وجود ندارد.) وقتی که یک حالت مقید، نزدیک به لبه سد قرار میگیرد، یک سرعت غیر صفر به موازات این لبه خواهد داشت. تئوری سدهای مغناطیسی و نقاط کوانتومی در این تحقیق، برای فرمیون¬های بدون جرم دیراک-ویل درگرافین فرمول بندی می¬شود، که بایک تغییرکوچک، این تئوری می¬تواندگاف باریک نیمه رساناها را نیز پوشش دهد. دراین تحقیق روی ساده¬ترین سطح تئوری کار می¬شود.

دانش آموزان با ورود به هر موقعیت جدید آموزشی بر اساس تجارب و دانش قبلی شان دارای مجموعه ای از تصورات هستند.آن دسته از تصورات که با اصول علمی پذیرفته شده متفاوت بوده یا در تناقض باشد و فراگیران بوسیله ی آن ها قادر به توضیح درست پدیده های علمی نباشد،کج فهمی نامیده می شود. هر چه اطلاعات معلمان در مورد کج فهمی های دانش آموزان بیشتر باشد بهتر می توانند آنها را برای یادگیری معنی دار مهیا سازند لذا شناسایی این کج فهمی ها بسیار ضروری است. مطالعات نشان داده است که فراگیران در سنین مختلف اعم از دبیرستان یا دانشگاه در مباحث گرما و انتقال گرما دارای کج فهمی هستند.پیرو همین مطالعات برآن شدیم تا کج فهمی های رایج دانشجویان در مباحث انتقال گرما را شناسایی و بررسی نماییم.بدین منظور با استفاده از یک پرسشنامه ارزیابی محتوایی به نام "پرسشنامه مفهومی حرارت و انتقال" که شامل 13 سوال مفهومی بود، از 50 نفر از دانشجویان دوره کارشناسی رشته فیزیک آزمون به عمل آمد.نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل داده های این آزمون نشان داد که دانشجویان تصورات نادرست پایداری نسبت به مباحث انتقال گرما دارند. در ادامه تحقیق به منظور اصلاح و کاهش کج فهمی های دانشجویان در مباحث انتقال گرما، محتوا و طرح درسی مبتنی بر شبیه سازی های رایانه ای ، توسط نرم افزار به روش اجزای محدود طراحی و تولید شد . جهت بررسی تاثیر استفاده از این شبیه سازی ها بر اصلاح کج فهمی های فراگیران و مقایسه آن با روش آزمایشگاهی، دو گروه 15 نفره به عنوان گروه کنترل و آزمایش انتخاب گردید.ابتدا از هر دوگروه پیش آزمون گرفته شد.سپس گروه آزمایش طی 6 جلسه 60 دقیقه ای آموزش مفاهیم انتقال گرما را با استفاده از شبیه سازی رایانه ای مطابق طرح درس پیش بینی شده ، با رویکردی اکتشافی تجربه کرد در حالی که گروه کنترل در همین مدت تحت آموزش به شیوه آزمایشگاهی قرار داشت.در نهایت از گروه ها پس آزمون به عمل آمد. نتایج بدست آمده از پیش وپس آزمون ها حاکی از این موضوع هستند که عملکرد گروه شبیه سازی در پاسخ گویی به اکثر سوالات نسبت به گروه آزمایشگاه تفاوت معنی داری دارد در حالی که گروه آزمایشگاه در حیطه های خاص و محدودی موفق تر بوده اند.

گرافن به دلیل داشتن خواص ویژه مورد توجه محققان قرار گرفته است، پیش بینی می شود از آنجایی که سیلیسیم نیز در جدول تناوبی در گروه چهارم زیر کربن قرار گرفته است، سیلیسن خواصی مشابه باآن نشان دهد.از این رو در این رساله بااستفاده از نرم افزار گوسین به بررسی خواص گرافن وسیلیسن با مرزهای محدود وسپس دو لایه ای های گرافن- گرافن، گرافن – سیلیسن وسیلیسن– سیلیسن پرداخته شده است. در بهینه سازی به روش نظریه تابعی چگالی(dft) در پایه b3lyp به نتایج جالب توجهی رسیدیم. نتایج به دست آمده نتایج قبلی در مورد لایه ی گرافن و دو لایه ای گرافن – گرافن را تأییدمی کند. در مورد دو لایه ای های گرافن– سیلیسن وسیلیسن– سیلیسن که برای اولین بار به صورت نظری بررسی شد نتایج جالبی به دست آمد. گاف انرژی در سیلیسن– سیلیسن خیلی کمتر از گرافن– گرافن وگرافن– سیلیسن کمتر از سیلیسن– سیلیسن می باشد. در ادامه نتایج جالبی در مورد گشتاور دو قطبی الکتریکی دو لایه ای گرافن– سیلیسن به دست آمده است که قابلیت خازن شدن آن را مطرح می سازد. در این رساله گزارش مبسوطی از این نتایج که برای اولین بار مورد مطالعه قرارگرفته ارایه می شود.