دو هدف در این تحقیق دنبال می شود. در بخش اول، ابتدا اثرات چند-ذره ای در برخی خوشه های مولکولی مطالعه می گردد. خوشه های مولکولی مورد مطالعه شامل مدلهای مولکولی مناسبی نظیر استامید، اوره، تیو اوره و اسید اگزالیک می باشد. محاسبات اثرات چند-ذره ای به کمک تئوری اختلال مولر-پلست، نظریه تابعیت چگالی ، تئوری اتمها در مولکولها (aim) وآنالیز اوربیتالهای طبیعی (nbo) انجام گرفت. برای بدست آوردن ماهیت فیزیکی برهمکنشهای بین مولکولی در خوشه های مورد نظر، تئوری اختلال تقارن-مجاز (sapt ) به کار گرفته شد. برای همه موارد، انرژی الکتروستاتیکی بیشترین سهم را دارد و سهم انرژیهای القایی و پراکندگی قابل ملاحظه می باشد. همچنین اثرات چند-ذره ای به جز مورد اسید اگزالیک، اثر زیادی روی خواص مولکولی دارد و عبارتهای چند-ذره ای با بزرگتر شدن اندازه خوشه های مولکولی به سرعت بزرگ می شوند. در بخش دوم، مکانیزم و ماهیت برهمکنش سه لیگاند co، no و مولکول اکسیژن به سه مدل مولکولی مناسب هِم به صورت تئوری بررسی می شود. محاسبات به روش dft و casscf/caspt2 و با سری پایه cc-pvtz برای اتم آهن و cc-pvdz برای سایر اتمها به کمک برنامه های محاسباتی gaussian و molcas انجام گرفت. نقاط تقاطع حالتهای اسپینی مختلف حین اتصال این لیگاندها و همچنین مینیمم ترین نقطه سطح حاصل از این تقاطع با روش casscf/caspt2 بدست آمد. نتایج ما نشان داد که حداقل یک مرحله تغییر اسپینی برای اتصال این لیگاندها وجود دارد. سد انرژی لازم برای نزدیک شدن این لیگاندها به حالت اسپینی پنج تایی مدلهای هِم نزدیک به صفر است. همچنین توافق بسیار خوبی بین داده های محاسباتی و داده های تجربی وجود دارد.

در این پایان نامه، قدرت و ماهیت انواع مختلف برهمکنش¬های هالوژنی در فازهای جامد و گازی با استفاده از روش¬های شیمی کوانتمی بررسی می¬شود. با استفاده از دو روش¬ محاسباتی mp2 و dft ابتدا ساختارهای مربوطه بهینه سازی شده و سپس انرژی¬های برهمکنش بین مولکولی برای کمپلکس¬های مربوطه محاسبه شده است. مطالعه¬ی نظری بر روی برهمکنش بین مولکولی هالوژن...هالوژن در ساختارهای بلورین دی هالومتان(x=cl, br, i) ch2x2 نشان می¬دهد که در این برهمکنش¬ها انرژی پراکندگی سهم بیشتری در پایدارسازی کمپلکس¬ها دارد و سهم انرژی الکترواستاتیکی و القائی کمتر است. نتایج به دست آمده از کمپلکس¬های تریمری ncx...ncx...xch3 که x=cl, br)) و o2s(se)...ncx...ch3 که x=f, cl, br, i)) و f2s...ncx...ncy که y=h, f, oh) وx=f, cl, br, i ) می¬رساند که اثرات هم افزایی بین هر دو برهمکنش باعث کوتاه شدن فاصله¬ی برهمکنش در کمپلکس¬های تریمری نسبت به کمپلکس¬های دیمری می¬گردد. همچنین مقادیر منفی انرژی هم افزایی نشان دهنده¬ی یک اثر هم افزایی مثبت بین برهمکنش¬ها می¬باشد. نتایج ما نشان می¬دهد که انرژی الکترواستاتیکی نقش مهمی در اثرات هم افزایی برهمکنش¬های هالوژنی را بازی می¬کند.

در این پایان نامه، ساختار و انرژی¬های برهمکنش پیوندهای هیدروژنی و لیتیمی در کمپلکس¬های حلقوی(hcn)n=3-8 و (licn)n=3-8 مقایسه می¬شوند. محاسبات شیمی کوانتومی این کمپلکس¬ها با دو روش محاسباتی mp2 و b3lyp با مجموعه پایه¬ی¬ 6-311++g**صورت می¬گیرد. اثرات هم¬افزایی در کمپلکس¬هایncli-ncli-c2x2 و cnli-cnli-c2x2 که x= h, f, cl, br, ch3, oh, och3 نیز بررسی می¬گردد. در این کمپلکس¬ها، طول¬های پیوندی، انرژی¬های پیوندی و آنالیز اتم¬ها در مولکول (aim) و آنالیز تجزیه انرژی (eda) مطالعه می¬شود. نتایج حاصل از محاسبات، نشان می¬دهد که اثرات هم¬افزایی قابل توجهی در این کمپلکس¬ها وجود دارد و با افزایش قدرت الکترون دهندگی استخلاف x، این اثرات نیز مهم¬تر می¬شوند. پارامترهای ساختاری و انرژی¬ برهمکنش¬های هیدروژنی، هالوژنی و لیتیمی در کمپلکس¬های خطیxcn-hcn-ycn که x=h, f, nc; y = h, li, f, cl, br, i نیز مورد بررسی قرار می¬گیرد. نتایج qtaim وeda می¬رساند که ماهیت این برهمکنش¬ها از نوع الکترواستاتیکی بوده و با افزایش عدد اتمی هالوژن، انرژی برهمکنش هالوژنی افزایش می¬یابد.

در این پایان نامه، به بررسی نظری اثر حضور ناخالصیهای لانتانیدی بر روی ساختار الکترونی نانولوله¬های کربنی(cnt) و نانولوله¬های bc3،bc2n پرداخته شده است. همچنین اثر کاتیونهای لانتانیدی (la3,eu3,lu3) دکره شده در فرآیند جذب h2o و h2در کمپلکس¬های [cnt-ln(h2o)n] و [cnt-ln(h2)n] بررسی گردیده است. محاسبات شیمی کوانتومی در سطح نظریه تابعیت چگالی، برای این کمپلکس¬ها 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 اتم¬ها انجام شده است. انرژی برهمکنش، آنالیز اتم¬ها در مولکولها(aim) و آنالیز اوربیتال¬های طبیعی پیوندی (nbo) در کمپلکس¬های [cnt-ln(h2o)n] و [cnt-ln(h2)n] مطالعه شده¬اند. 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 کمپلکس¬ها شده است. کلمات کلیدی: نانولوله، ذخیره سازی هیدروژن، ساختارالکترونی، نانولوله bc3

برای سنتز نانوصفحات گرافن و گرافن اکسید از روش الکتروشیمیایی با مراحل زیر عملیات ساخت انجام گرفت. ctab در بین لایه های گرافیتی قرار گرفته و به دنبال آن ورقه ای شدن میله گرافیتی شروع شد. این فرایند های الکتروشیمیایی منجر به سوسپانسیون پایداری از go/ctab شد. از نانوصفحات گرافن اکسید به عنوان یک پیش ماده استفاده شده و در پتانسیل های کاتدی (در پتانسیل 5/1- ولت) به وسیله تکنیک ولتامتری چرخه ای و کرنوآمپرومتری به طور کامل احیا شد. سوسپانسیون go/ctab و rgo (گرافن اکسیدی که به طور الکتروشیمیایی احیا شده) با سوسپانسیون پایدارگرافن/sds به وسیله تکنیک های الکتروشیمیایی و اسپکتروسکوپی مقایسه شدند. به خصوص طیف ft-ir هم حضور انواع گروه های اکسیژن دار بر روی سطح گرافیت را تأیید می کندکه در اثر اکسیداسیون الکتروشیمیایی پدید آمده است. سر انجام سنتز ساده کامپوزیت go/ctab که هم کم هزینه و کارایی بالایی برای واکنش احیای اکسیژن دارد، می تواند به عنوان راهبردی امیدوارکننده برای سنتز انواع کامپوزیت سورفاکتانت های کاتیونی /go باشد.

در این رساله برهمکنش های بین مولکولی گوناگونی از قبیل پیوندهای هیدروژن، triel، tetrel و هالوژنی با استفاده از روش های محاسباتی کیفیت بالا در حد مجموعه پایه کامل بررسی شده اند. برهمکنش ها با نظریه اختلال تقارن سازگار با نظریه تابعیت چگالی، هارتری?فوک، مولر?پلاست مرتبه دوم و خوشه جفت شده تکی و دوتایی برای توصیف مونومرها مطالعه شده اند. بررسی ها از طریق کاربرد آنالیزهای اوربیتال پیوند طبیعی و اتم ها در مولکول ها توسعه یافتند. همراه با رویکرد اختلال، رویکرد سوپرمولکولار مولر?پلاست قطع شده در مرتبه دوم و دیگر متغیرهای آن از جمله scaled-component-spin (mp2-scs) و mp2 coupled (mp2c) نیز به کار بسته شده اند.