1-6-2- پیكربندی نانو لوله‌های بورون نیترید. 10

 

 

1-6-3- انواع ساختارهای نانو لوله بورون نیترید. 10

 

 

1-6-4- روش‌های ساخت نانولوله بورون نیترید. 11

 

 

1-6-4-1- سایش با لیزر. 12

 

 

1-6-4-2- رسوب‌گیری بخار شیمیایی (CVD) 12

 

 

1-6-4-3- تخلیه قوس الكتریكی.. 13

 

 

1-6-4-4- اتوكلاو. 13

 

 

1-6-5- مقایسه‌ی خواص نانو لوله بورون نیترید با نانو لوله‌ی 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 كامپوزیت‌ها 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- روش‌های نیمه تجربی.. 31

 

 

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

 

 

2-3-2- روش‌های ab-initio. 32

 

 

2-3-3- توانایی‌های روش ab-initio. 32

 

 

2-3-4- محدودیت‌های 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- سری‌های پایه‌ی ظرفیتی ـ شكافته. 34

 

 

2-3-6-2- سری پایه‌ی قطبیده 35

 

 

2-3-6-3- سری پایه پخش شده 35

 

 

2-3-6-4- سری پایه‌ی اندازه‌ی حركت زاویه‌ای 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 مرتبه‌ی دوم هارتری ـ فاك… 37

 

 

2-3-9- همبستگی الكترونی.. 37

 

 

2-3-10- تئوری اختلال. 38

 

 

2-3-11- تئوری تابع چگال. 39

 

 

2-3-11-1- معادلات كوهن ـ شم. 41

 

 

2-3-11-2- اوربیتال‌های كوهن ـ شم. 42

 

 

2-3-11-2- روش چگالی موضعی (LDA) 44

 

 

2-3-11-4- روش‌های تصحیح گرادیان. 46

 

 

2-3-11-5- مزایا و معایب روش DFT. 46

 

 

2-4- روش‌های كامپیوتری.. 48

 

 

2-4-1- گوسین 98 (Gaussian 98) 48

 

 

2-4-2- نرم‌افزار Gauss view.. 50

 

 

2-4-3- هایپر كم. 50

 

 

2-4-4- Chem Draw.. 51

 

 

2-5- تاریخچه‌ی NMR.. 51

 

 

2-6- محاسبات آغازین پارامترهای NMR.. 52

 

 

2-6-1- روش‌های محاسبات كامپیوتری.. 53

 

 

2-6-2- روش GIAO.. 53

 

 

2-6-3- روش LGLO.. 54

 

 

فصل سوم: روش كار و بررسی داده‌ها 56

 

 

فصل چهارم: نتایج.. 75

 

 

4-1- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B₂₁N₂₁ در فاز گازی و دمای 298 كلوین. 76

 

 

4-2- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف… 79

 

 

منابع.. 90

 

 

 

 

 

فهرست جداول

 

 

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

 

 

جدول (1-2) بهبود هدایت گرمایی كامپوزیت‌های پلی مری نانو لوله‌های بورون نیترید. 17

 

 

جدول (2-1) مقایسه‌ی عملكرد روش‌های 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 B₂₁N₂₁ تحت متدها و توابع گوسی مختلف در محیط گازی و دمای 298 كلوین   61

 

 

جدول (3-2) مقدار گشتاور دو قطبی تركیبی B₂₁N₂₁ در متدها و توابع كوسی مختلف در فاز گاز و دمای 298 كلوین.. 61

 

 

جدول (3-3) توابع ترمودینامیكی به‌دست آمده در حال‌های مختلف تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G.. 63

 

 

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

 

 

جدول (3-5) مقدار گشتاور دو قطبی تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال‌های مختلف.. 65

 

 

جدول (3-6) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در فاز گاز و دمای 298 كلوین   66

 

 

جدول (3-7) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال آب.. 68

 

 

جدول (3-8) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال نیترومتان  69

 

 

جدول (3-9) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال اتانول. 70

 

 

جدول (3-10) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال استون  71

 

 

جدول (3-11) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال دی‌كلرواتان  72

 

 

جدول (3-12) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال كلروفرم  73

 

 

جدول (3-13) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B₂₁N₂₁ تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال تترا کلرید کربن   74

 

 

فهرست اشكال و نمودار

 

 

شكل (1-1)الف: ساختار كلی نانو لوله‌های 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 دیواره‌ای 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 B₂₁N₂₁ از ابعاد مختلف.. 59

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

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

 

 

شكل (4-5) نمودار ممان دو قطبی سیستم B₂₁N₂ در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 79

 

 

شكل (4-6) نمودار گشتاورهای دو قطبی سیستم B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 80

 

 

شكل (4-7) نمودار бise برای اتم‌های مختلف ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 80

 

 

شكل (4-8) نمودار б_aniso برای اتم‌های مختلف ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 81

 

 

شكل (4-9) نمودار d برای اتم‌های مختلف ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 81

 

 

شكل (4-10) نمودار h برای اتم‌های مختلف ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 82

 

 

شكل (4-11) نمودار Dб برای اتم‌های مختلف ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 82

 

 

شكل (4-12) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 83

 

 

شكل (4-13) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در حلال آب.. 83

 

 

شكل (4-14) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در نیترومتان. 84

 

 

شكل (4-15) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در اتانول. 84

 

 

شكل (4-16) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در استون. 85

 

 

شكل (4-17) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در 2 و 1- دی‌كلرو اتان. 85

 

 

شكل (4-18) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در كلروفرم. 86

 

 

شكل (4-19) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B₂₁N₂₁ در تتراكلرید كربن.. 86

 

 

شكل (4-20) نمودار بار كلی اتم‌ها بر حسب ساختار B₂₁N₂₁ در حلال‌های مختلف.. 87

 

 

شكل (4-21) نمودار باركلی اتم‌ها بر حسب ساختار B₂₁N₂₁ در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 87

 

 

شكل (4-22) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B₂₁N₂₁ در حلال قطبی آب.. 88

 

 

شكل (4-23) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B₂₁N₂₁ در حلال غیرقطبی تتراكلریدكربن.. 88

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل اول

 

 

مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

 

 

 

 

 

1-1- مقدمه

 

 

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

 

 

سال 1959 سالی تاریخی برای علوم و تكنولوژی است زیرا در این سال اتفاق‌های 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 دهه‌ی 60 میلادی، پیشنهاد كرد كه می‌توان اتم‌های مجزا را دستكاری كرد و مواد و ساختارهای كوچكی را تولید نمود كه خواص متفاوتی دارد. در آن زمان این فعالیت را نانوتكنولوژی نمی‌نامیدند. ریجارد فاینمن در سال 1965 موفق به ساخت سیلیكون‌های منفذدار و تولید نانوذرات فلزی شد و در همین سال برنده‌ی جایزه‌ی نوبل فیزیك شد. اریك دركسلر؛ دانشجوی فاینمن فعالیت‌های استاد خود را ادامه داد و یك تصویر اساس سیستم‌های ماشینی مولكولی ارائه داد و به فعالیت‌های خود و استادش نام «نانوتكنولوژی[2]» داد. در سال 1966 ریچارد فاینمن موفق به ساخت اولین وسیله در حد نانو شد.[3]