1-6-4-1- سایش با لیزر. 12

1-6-4-2- رسوب گیری بخار شیمیایی (CVD) 12

1-6-4-3- تخلیه قوس الكتریكی.. 13

1-6-4-4- اتوكلاو. 13

1-6-5- مقایسه ی خواص نانو لوله بورون نیترید با نانو لوله ی كربنی.. 13

1-6-5-1- الكترونگاتیویته. 14

1-6-5-2- شكل ظاهری.. 15

1-6-5-3- رسانایی و لومیسانس… 15

1-6-5-4- خواص مكانیكی و حرارتی.. 16

1-6-5-5- كاربرد. 16

1-6-6- كاربردهای نانو لوله بورون نیترید. 16

1-6-6-1- ذخیره هیدروژن. 16

1-6-6-2- نانو پركننده در كامپوزیت ها 16

1-6-6-3- سازگاری با بافت زنده و كاربرد آن. 17

1-6-6-4- كاربردهای دیگر. 17

1-7- مروری بر تحقیقات گذشته. 19

فصل دوم: مباحث تئوری.. 26

2-1- مقدمه. 27

2-2- مكانیك مولكولی (MM) 27

2-3- مكانیك كوانتومی (QM) 28

2-3-1- روش های نیمه تجربی.. 31

2-3-1-1- روش های تجربی میدان نیرو(مكانیك مولكولی) 31

2-3-2- روش های ab-initio. 32

2-3-3- توانایی های روش ab-initio. 32

2-3-4- محدودیت های روش ab-initio. 33

2-3-5- نكات قوت روشن ab-initio. 33

2-3-6- توابع پایه (basis set) 33

2-3-6-1- سری های پایه ی ظرفیتی ـ شكافته. 34

2-3-6-2- سری پایه ی قطبیده 35

2-3-6-3- سری پایه پخش شده 35

2-3-6-4- سری پایه ی اندازه ی حركت زاویه ای بالا. 35

2-3-7- روش هارتری ـ فاك… 36

2-3-7-1- روش هارتری ـ فاك محدود شده (RHF) و محدود نشده (UHF) 37

2-3-8- گرادیان و مشتقات مرتبه ی دوم هارتری ـ فاك… 37

2-3-9- همبستگی الكترونی.. 37

2-3-10- تئوری اختلال. 38

2-3-11- تئوریتابع چگال. 39

2-3-11-1- معادلات كوهن ـ شم. 41

2-3-11-2- اوربیتال های كوهن ـ شم. 42

2-3-11-2- روش چگالی موضعی (LDA) 44

2-3-11-4- روش های تصحیح گرادیان. 46

2-3-11-5- مزایا و معایب روش DFT. 46

2-4- روش های كامپیوتری.. 48

2-4-1- گوسین 98 (Gaussian 98) 48

2-4-2- نرم افزار Gauss view.. 50

2-4-3- هایپر كم. 50

2-4-4- Chem Draw.. 51

2-5- تاریخچه ی NMR.. 51

2-6- محاسبات آغازین پارامترهای NMR.. 52

2-6-1- روش های محاسبات كامپیوتری.. 53

2-6-2- روش GIAO.. 53

2-6-3- روش LGLO.. 54

فصل سوم: روش كار و بررسی داده ها 56

فصل چهارم: نتایج.. 75

4-1- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B₂₁N₂₁در فاز گازی و دمای 298 كلوین. 76

4-2- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف… 79

منابع.. 90

 

فهرست جداول

جدول (1-1) ویژگی های نانو لوله بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله كربنی.. 14

جدول (1-2) بهبود هدایت گرمایی كامپوزیت های پلی مری نانو لوله های بورون نیترید. 17

جدول (2-1) مقایسه ی عملكرد روش های مختلف DFT (شباهت نتایج حاصل از روش MP2 یا روش تئوری تابعیت قابل توجه است) 47

جدول (3-1) مقادیر پارامترهای ترمودینامیكی برای نانو لوله B₂₁N₂₁تحت متدها و توابع گوسی مختلف در محیط گازی و دمای 298 كلوین 61

جدول (3-2) مقدار گشتاور دو قطبی تركیبی B₂₁N₂₁در متدها و توابع كوسی مختلف در فاز گاز و دمای 298 كلوین.. 61

جدول (3-3) توابع ترمودینامیكی به دست آمده در حال های مختلف تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G.. 63

جدول (3-4) باركلی ایجاد شده در حلال های مختلف.. 64

جدول (3-5) مقدار گشتاور دو قطبی تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال های مختلف.. 65

جدول (3-6) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در فاز گاز و دمای 298 كلوین 66

جدول (3-7) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال آب.. 68

جدول (3-8) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال نیترومتان 69

جدول (3-9) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال اتانول. 70

جدول (3-10) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال استون 71

جدول (3-11) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال دی كلرواتان 72

جدول (3-12) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال كلروفرم 73

جدول (3-13) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال تترا کلرید کربن 74

فهرست اشكال و نمودار

شكل (1-1)الف: ساختار كلی نانو لوله های تك لایه و چند لایه. 6

ب: نانو لوله تك لایه و چند لایه كربنی.. 6

شكل (1-2)الف: ساختار نانو لوله كربنی بسته با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

ب: ساختار نانو لوله بورون نیترید باز با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

شكل (1-3) ساختار نانو لوله بورون نیترید با فرمول عمومی برای 10-1=n. 9

شكل (1-4) ساختارهای (a) صندلی، (b) زیگزاگ و © كایرال نانو لوله بورون نیترید. 11

شكل (1-5) نانو لوله كربنی و نانو لوله بورون نیترید. 14

شكل (1-6) شكل ظاهری نانو لوله كربنی (a) و نانو لوله بورون نیترید (b) 15

شكل (1-7) (a) تصویر TEM از نانو لوله بورون نیترید با ساختار فنجانی انباشته. (b) تصویر بزرگنمایی شده HREM نانو لوله © مدل ساختاری نانو لوله دارای چهار دیواره ای با ساختار فنجانی انباشته (d) تصویر TEM از نانو لوله بامبو مانند و (e) تصویر بزرگنمایی شده HREM مربوط به بخشی از تصویر d كه با فلش سفید نشان داده شده است. 18

شكل (3-1) ساختار B₂₁N₂₁از ابعاد مختلف.. 59

شكل (4-1) نمودار انرژی آزاد گیبس در متدها و توابع پایه ی مختلف.. 76

شكل (4-2) نمودار آنتالپی در متدها و توابع پایه ی مختلف.. 77

شكل (4-3) نمودار انرژی درونی در متدها و توابع پایه ی مختلف.. 77

شكل (4-4) نمودار zero point energy در متدها و توابع پایه ی مختلف.. 78

شكل (4-5) نمودار ممان دو قطبی سیستم B₂₁N₂در متدها و توابع پایه ی مختلف.. 79

شكل (4-6) نمودار گشتاورهای دو قطبی سیستم B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 80

شكل (4-7) نمودار бise برای اتم های مختلف ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 80

شكل (4-8) نمودار б_anisoبرای اتم های مختلف ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 81

شكل (4-9) نمودار d برای اتم های مختلف ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 81

شكل (4-10) نمودار h برای اتم های مختلف ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 82

شكل (4-11) نمودار Dб برای اتم های مختلف ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 82

شكل (4-12) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 83

شكل (4-13) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در حلال آب.. 83

شكل (4-14) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در نیترومتان. 84

شكل (4-15) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در اتانول. 84

شكل (4-16) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در استون. 85

شكل (4-17) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در 2 و 1- دی كلرو اتان. 85

شكل (4-18) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در كلروفرم. 86

شكل (4-19) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته ی سیستم B₂₁N₂₁در تتراكلرید كربن.. 86

شكل (4-20) نمودار بار كلی اتم ها بر حسب ساختار B₂₁N₂₁در حلال های مختلف.. 87

شكل (4-21) نمودار باركلی اتم ها بر حسب ساختار B₂₁N₂₁در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 87

شكل (4-22) نمودار باركلی اتم ها برحسب ساختار B₂₁N₂₁در حلال قطبی آب.. 88

شكل (4-23) نمودار باركلی اتم ها برحسب ساختار B₂₁N₂₁در حلال غیرقطبی تتراكلریدكربن.. 88

 

فصل اول

مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

 

1-1- مقدمه

با نگاهی به تاریخ علم و تكنولوژی می توان مشاهده كرد كه اختراع و اكتشافات جدید راهبردی نو در عرصه زندگی بشر ایجاد كرده است، به گونه ای كه هر اختراع و اكتشافی عموماً جهت راحتی و آسایش بشر بوده است ولی در برخی موارد انسان با استفاده نادرست از این فناوری ها خود مسیر زندگی خویش را تغییر داده است و هر اختراعی بر شاخه های دیگر علوم نیز تأثیرگذار بوده است.

سال 1959 سالی تاریخی برای علوم و تكنولوژی است زیرا در این سال اتفاق های عظیمی به وقوع پیوست كه شامل پرتاب اولین شیء فضایی به ماه، ساخت اسیدهای نوكلئیك مصنوعی و ساخت اولین دستگاه زیراكس بود.[3]

در روزهای آخر سال 1959 ریچارد فاینمن[1] مشهورترین فیزیكدان دهه ی 60 میلادی، پیشنهاد كرد كه می توان اتم های مجزا را دستكاری كرد و مواد و ساختارهای كوچكی را تولید نمود كه خواص متفاوتی دارد. در آن زمان این فعالیت را نانوتكنولوژی نمی نامیدند. ریجارد فاینمن در سال 1965 موفق به ساخت سیلیكون های منفذدار و تولید نانوذرات فلزی شد و در همین سال برنده ی جایزه ی نوبل فیزیك شد. اریك دركسلر؛ دانشجوی فاینمن فعالیت های استاد خود را ادامه داد و یك تصویر اساس سیستم های ماشینی مولكولی ارائه داد و به فعالیت های خود و استادش نام «نانوتكنولوژی[2]» داد. در سال 1966 ریچارد فاینمن موفق به ساخت اولین وسیله در حد نانو شد.[3]