Name: Saba
Thesis: theoretical study replacing silicon carbide, aluminum and phosphorus in different locations nanotubes
Supervisor: doctor Mehdi Rezaei Sameti
Degree: Masters
Field: Chemistry
Course: Nanvmhasbaty
Malayer University Department of Chemistry
Date of graduation: Persian date Bahman 1392
Tdadsfhat: 151
Keywords: silicon carbide nanotubes to replace aluminum and phosphorus theory
Name: Harati Name: Saba Thesis: theoretical study replacing silicon carbide, aluminum and phosphorus in different locations nanotubes Supervisor: doctor Mehdi Rezaei SametiDegree: Masters Field: Chemistry Course: Nanvmhasbaty
Malayer University Department of Chemistry Date of graduation: Persian date Bahman 1392
Tdadsfhat: 151Keywords: silicon carbide nanotubes to replace aluminum and phosphorus theory
فهرست مطالبفصل اول1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………. 21-2 پيشينه فناوري نانو……………………………………………………………………………………………. 31-3 مزايا و معايب………………………………………………………………………………………………….. 31-4 هدف فناوري نانو…………………………………………………………………………………………….. 41-5 انقلاب در نانو تکنولوژي………………………………………………………………………………….. 51-6 بررسي اجمالي کاربردهاي نانو فناوري در عرصه هاي مختلف……………………………… 71-7 اصول پايه نانو تکنولوژي…………………………………………………………………………….. 81-8 عناصر پايه در فناوري نانو………………………………………………………………………………… 91-9 نانوذره چيست ؟…………………………………………………………………………………………….. 91-10 توليد نانوذرات……………………………………………………………………………………………… 101-11 انواع نانوذرات …………………………………………………………………………………………….. 111-12 معرفي ساختار نانولوله‌هاي كربني…………………………………………………………………… 121-13 كشف نانولوله …………………………………………………………………………………………….. 141-14 نانو کپسول ها…………………………………………………………………………………………….. 171-15 نانوسنسورها………………………………………………………………………………………………. 181-16 نانو فيلترها…………………………………………………………………………………………………. 191-17 ساخت بررسي خواص کامپوزيت ALSICبا استفاده از نانوذرات سيليسيم کاربيد به روش متالوژي پودر در آلومينيوم خالص ………………………………………………………….. 19فصل دوم2-1 بررسي ساختاري فرايند جايگزيني آلومينيوم و فسفر در ساختار آرمچير
(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد………………………………………………………………………………….. 222-2-بررسي طول پيوند و زاويه پيوند نانو لوله سيليسيم کاربيد………………………………………… 232-2-1 بررسي طول پيوند وزاويه پيوند براي لايه اول…………………………………………………… 232-2-2-بررسي طول پيوند و زاويه پيوند در لايه سوم …………………………………………………. 242-2-3 بررسي طول پيوند و زاويه پيوند در لايه پنجم …………………………………………………. 272-2-4- بررسي طول پيوند و زاويه پيوند در لايه هفتم…………………………………………………. 292-3 بررسي پارامترهايNMR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد……………………………… 312-3-1 بررسي پارامترهايNMR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه اول………… 312-3-1-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Alدر لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………………… 312-3-1-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Pدر لايه اول…………………………………………………………………………………………………………………………… 362-3-1-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم P- Alدر لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………………. 372-3-2 بررسي پارامترهايNMR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه سوم………… 382-3-2-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم
Alدر لايه اول…………………………………………………………………………………………………… 382-3-2-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Pدر لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………………. 42 2-3-2-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Al-P در لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………………… 432-3-3 بررسي پارامترهايNMR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه پنجم…………………………………………………………………………………………………………………………… 442-3-3-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Al در لايه پنجم…………………………………………………………………………………………………………………………. 442-3-3-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتمP در لايه پنجم………………………………………………………………………………………………………………………….. 46 2-3-3-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Al-P در لايه پنجم……………………………………………………………………………………………………………… 47 2-3-4 بررسي پارامترهايNMR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه هفتم………………………………………………………………………………………………………………………… 502-3-4-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتمAl در لايه هفتم…………………………………………………………………………………………………………………………. 502-3-3-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با
اتمP در لايه هفتم…………………………………………………………………………………………………….. 522-3-4-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتمAl-P در لايه هفتم…………………………………………………………………………………………………………….. 532-4 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد…………………………….. 56 2-4-1 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول……………………………. 572-4-2 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم………………………….. 582-4-3 بررسي پارمترهاي NQR نانوله سيليسم کاربيد در لايه پنجم…………………………… 592-4-4 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسم کاربيد در لايه هفتم……………………………. 602-5- بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد……………………………………… 612-5-1- بررسي ساختارهاي هومو-لومو در لايه اول………………………………………………….. 612-5-2- بررسي ساختارهاي هوموولومو در لايه سوم…………………………………………………. 652-5-3- بررسي ساختارهاي هوموولومو در لايه پنجم………………………………………………….. 682-5-4- بررسي ساختارهاي هوموولومو در لايه هفتم……………………………………………….. 712-6 بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو-لومو نانولوله سيليسيم کاربيد ………….. 742-6-1- بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو براي لايه اول………………….. 772-6-2 بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو – لومو براي لايه سوم…………………. 792-6-2 بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو – لومو براي لايه پنجم……………… 812-6-2 بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو – لومو براي لايه هفتم……………… 83
نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………. 85 فصل سوم3-1-بررسي ساختاري فرايند جايگزيني آلومينيوم و فسفر در ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد…………………………………………………………………………………………………………. 883-2-بررسي طول پيوند و زاويه پيوند نانو لوله سيليسيم کاربيد………………………………….. 893-2-1 بررسي طول پيوند وزاويه پيوند براي لايه اول………………………………………………. 893-2-1 بررسي طول پيوند وزاويه پيوند براي لايه دوم ……………………………………………… 913-2-1 بررسي طول پيوند وزاويه پيوند براي لايه سوم………………………………………………. 93 3-2-1 بررسي طول پيوند وزاويه پيوند براي لايه چهارم…………………………………………. 963-3 بررسي پارامترهايNMR نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد……………………….. 973-3-1 بررسي پارامترهايNMR نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد در لايه اول……. 983-3-1-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Alدر لايه اول………………………………………………………………………………………………………………………… 983-3-1-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم P در لايه اول………………………………………………………………………………………………………………………. 993-3-1-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Al-P در لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………… 1033-3-2 بررسي پارامترهايNMR نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد در لايه دوم….. 1043-3-2-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Al در لايه دوم……………………………………………………………………………………………………………………… 1043-3-2-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Pدر لايه دوم……………………………………………………………………………………………………………………. 1073-3-2-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13Cدر جايگزيني با اتم Al-P در لايه دوم……………………………………………………………………………………………………………….. 1083-3-3 بررسي پارامترهايNMR نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد در لايه سوم…. 1093-3-3-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Al در لايه سوم………………………………………………………………………………………………………….. 1093-3-3-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم P در لايه سوم…………………………………………………………………………………………………………. 1133-3-3-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Al-P در لايه سوم………………………………………………………………………………………………………. … 1143-3-4 بررسي پارامترهايNMR نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد در لايه چهارم…………………………………………………………………………………………………………………. 1153-3-4-1 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم Al در لايه چهارم…………………………………………………………………………………………………………………… 1153-3-4-2 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتم P در لايه چهارم……………………………………………………………………………………………………………………1163-3-4-3 بررسي پارامترهاي CSIو CSA هسته 29Siو 13C در جايگزيني با اتمAl-P در لايه چهارم………………………………………………………………………………………………………. 1183-4 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله زيگزاگ(0و8) سيليسيم کاربيد…………………….. 1203-4-1 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول…………………………1213-4-2 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم…………………………1213-4-3 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم……………………… 1233-4-4 بررسي پارامترهاي NQR نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم…………………..1233-5- بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد………………………………..1243-5-1 بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول………………1253-5-2 بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم……………..1283-5-3 بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم……………1323-5-4 بررسي ساختارهاي هومو و لومو نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم…………1353-6 بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو………………………………………1383-6-1- بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو براي لايه اول…………….138 3-6-2- بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو براي لايه دوم………….. 1403-6-3- بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو براي لايه سوم…………..1423-6-4- بررسي پارامترهاي کوانتومي ساختارهاي هومو- لومو براي لايه چهارم……… 144
نتيجه گيري……………………………………………………………………………………………………146 منابع و مراجع……………………………………………………………………………………………………….147فهرست جداولجدول 2-1 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………………..24جدول 2-2 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم…………………………………………………………………………………………………………………………….27جدول 2-3 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه پنجم……………………………………………………………………………………………………………………………28جدول 2-4 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه هفتم…………………………………………………………………………………………………………………………..30جدول2-5 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله آرمچير (4و4) سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAl،PوAl-P در لايه اول……………………………………………………………………………….35جدول2-6 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله آرمچير (4و4)سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAl،PوAl-P در لايه سوم…………………………………………………………………………41جدول2-7 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله آرمچير (4و4)سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAl،PوAl-P در لايه پنجم………………………………………………………………………..49جدول2-8 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله آرمچير (4و4)سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAl،PوAl-P در لايه هفتم…………………………………………………………………………55جدول2-9 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه اول…………………………. 58 جدول2-10 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه سوم…………………….58جدول2-11 پارامترهاي NQRهسته هايC سيليسيم کاربيد در لايه پنجم……………………….60
جدول2-12 پارامترهاي NQRهسته هايC سيليسيم کاربيد در لايه هفتم………………………..61 جدول2-13 توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (4و4)آرمچير نانولوله
سيليسيم کاربيد در لايه اول……………………………………………………………………………………78جدول2-14- توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (4و4) آرمچير نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم………………………………………………………………………80
جدول2-15- توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (4و4) آرمچير نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه پنجم……………………………………………………………………..82
جدول2-16- توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (4و4) آرمچير نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه هفتم……………………………………………………………………84جدول 3-1 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول……………………………………………………………………………………………………………………91جدول 3-2 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم……………………………………………………………………………………………………………..93جدول 3-3 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم…………………………………………………………………………………………………………….95جدول 3-4 پارامترهاي طول پيوند و زاويه پيوند نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم………………………………………………………………………………………………………….97جدول3-5 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه اول…………………………………………………102جدول3-6 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه دوم……………………………………………106جدول3-7 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه سوم………………………………………….112جدول3-8 پارامترهاي NMR هسته هاي SiوC نانولوله زيگزاگ (0و8) سيليسيم کاربيد مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه چهارم………………………………………..119جدول3-9 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه اول………………………..
جدول3-10 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه دوم…………………….. 121
123جدول3-11 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه سوم……………………..123
جدول3-12 پارامترهاي NQRهسته هاي C سيليسيم کاربيد در لايه چهارم………………….124
جدول3-13 توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (0و8)زيگزاگ نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول………………………………………………………………………………………….139
جدول3- 14توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (0و8)زيگزاگ نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم………………………………………………………………………………………….141
جدول2-23 توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (0و8) زيگزاگ نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم…………………………………………………………………………………………145
جدول2- 24 توصيف گرهاي مولکولي کوانتومي در ساختار (0و8)زيگزاگ نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم………………………………………………………………………………………..145
فهرست اشکال
شکل 1-1: اشکال متفاوت مواد با پايه کربن……………………………………………………………..13
شکل 1-2: تصوير گرفته شده TEM که فلورن هايي کپسول شده به صورت نانولوله هاي کربني تک ديواره (SWCNTs) را نشان مي دهد ……………………………………………………………15
شکل 1-3: تصوير TEM از نانولوله کربني دو ديواره که فاصله دو ديواره در عکس TEM nm36/0 مي باشد…………………………………………………………………………………………..15
شکل 1-4:تصويرTEM گرفته شده از نانوپيپاد ……………………………………………..16

شکل2-1 نمادگذاري ساختار آرمچير(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد……………………………….22
شکل (2-2) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار آرمچير(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه اول الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) مدل جايگزين شده با فسفر، پ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………..23
شکل (2-3) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار آرمچير(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه سوم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) ) مدل جايگزين شده با فسفر، پ ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………..25
شکل (2-4) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار آرمچير(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه پنجم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) ) مدل جايگزين شده با فسفر، پ ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………..27
شکل (2-5) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار آرمچير(4و4) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه هفتم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) ) مدل جايگزين شده با فسفر، پ ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………29
شکل(2-6) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه اول……………………………………………………………………………………….33
شکل(2-7) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه اول………………………………………………………………………………34شکل(2-8) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه سوم……………………………………………………………………………….40شکل(2-9) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه سوم……………………………………………………………………………..40
شکل(2-10) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه پنجم……………………………………………………………………………..45
شکل(2-11) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه پنجم……………………………………………………………………………..45
شکل(2-12) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه هفتم……………………………………………………………………………..51
شکل(2-13) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P در لايه هفتم……………………………………………………………………………..51

شکل2-14 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر………………………………………………………………………63
شکل2-15 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………..65
شکل2-16 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر………………………………………………………………………66
شکل2-17 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………. 68
شکل2-18 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيمکاربيد در لايه پنجم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………. 69
شکل2-19 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه پنجم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر………………………………………………………………….. 70
شکل2-20 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه هفتم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………… 72
شکل2-21 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه هفتم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………. 73
شکل 2-22 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه اول الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم،
پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………………………………………………..79
شکل2-23گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه سوم الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………….81
شکل2-24 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه پنجم الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………………………………………………..83
شکل2-25 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه هفتم الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………………….85

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل3-1 نمادگذاري ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد……………………………….88
شکل (3-2) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه اول الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) مدل جايگزين شده با فسفر، پ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………………….89
شکل (3-3) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه دوم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) مدل جايگزين شده با فسفر، پ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………………………….92

شکل (3-4) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه سوم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) مدل جايگزين شده با فسفر، پ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………..94
شکل (3-5) مقايسه ساختارهاي جايگزين شده ساختار زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسم کاربيد در لايه چهارم الف) مدل جايگزين شده با آلومينيوم، ب) مدل جايگزين شده با فسفر، پ) مدل جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………..96
شکل(3-6) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول …………………………………….101
شکل(3-7) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول ……………………………………..101
شکل(3-8) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول……………………………………….105
شکل(3-9) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول……………………………………….105
شکل(3-10) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول ……………………………………111
شکل(3-11) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه اول …………………………………….111
شکل(3-12) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهSi مربوط به
جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه دوم …………………117
شکل(3-13) نمودار پارامترهاي پوششي شيميايي CSI در هستهC مربوط به جايگزيني اتمAL،PوAl-P بر سطح نانولوله زيگزاگ(0و8) لايه چهارم………………………………….118
شکل3-14 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل زيگزاگ(0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر،
ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر………………………………………………………………126
شکل3-15 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل زيگزاگ(0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه اول الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………..127
شکل3-16 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………129
شکل3-17 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه دوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………131
شکل3-18 مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل زيگزاگ (0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………..133
شکل3-19 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل زيگزاگ(0و8) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه سوم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………….134
شکل3-20مقايسه اوربيتال هاي هومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر……………………………………………………………136
شکل3-21 مقايسه اوربيتال هاي لومو در مدل آرمچير (4و4) نانولوله سيليسيم کاربيد در لايه چهارم الف) خالص، ب) جايگزين شده با اتم آلومينيوم، پ) جايگزين شده با اتم فسفر، ت) جايگزين شده با اتم آلومينيوم-فسفر………………………………………………………………137
شکل3-22 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه اول، الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………….140
شکل3-23 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه دوم، الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………..142
شکل3-24 گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه سوم ، الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده باآلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………..144
شکل3-25گراف هاي DOS ساختارهاي هومو و لومو نانولوله آرمچير(4و4) سيليسيم کاربيد در لايه چهارم الف)نانولوله خالص، ب)نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم، پ) نانولوله جايگزين شده با فسفر، ت) نانولوله جايگزين شده با آلومينيوم-فسفر…………………………………………………………………………………………………………..146
فصل اول
مقدمه
1-1مقدمه
تعريف فناوري نانو با توجه به ماهيت و زمينه هاي گسترده ي فعاليت آن در عين سادگي بسيار دشوار است و شايد بتوان گفت که هنوز تعريف کامل و جامعي که بيان کننده تمام خصوصيات اين پديده باشد و وجود ندارد با وجود اين در اينجا به چند تعريف مفيد و کاربردي اشاره مي کنيم. پيوند علم ،شيمي و علوم مهندسي که نانو تکنولوژي ناميده مي شود عرصه اي را به وجود مي آورد که ماشين آلات خود تکثير کننده و محصولات خود اسمبل از اتم هاي اوليه ارزان ساخته شوند. اين فناوري در جهاني بسيار کوچک هدايت و کنترل مي شود.
نانو تکنولوژي توليد مولکول(يا به زمان ساده تر) ساخت اشيا اتم به اتم به صورت توسط بازوهاي رباط برنامه ريزي شده در مقياس نانو متريک است. نانولغت يوناني به معني کوتاه قد ويا کوتوله گرفته شده است . در گفتار علمي، يک نانومتر معادل يک ميليارديوم متر مي باشد يعني ابعادي که در آن اتم ها باهم ترکيب شده و مولکول ها روي هم اثر متقابل دارند که چيزي حدود 18000 برابرقطر مو انسان و يا 10برابر قطر يک اتم است. به عبارتي ديگر نانوتکنولوژي توليد مولکولي يا به زبان ساده تر ساخت اشيا اتم به اتم، مولکول به مولکول توسط بازوهاي رباط برنامه ريزي شده در مقياس نانومتريک است. اين اندازه، تقريبا پنهاني معادل با 3 تا 4 اتم را دارد. اين فناوري ساخت ابزارهاي نوين مولکولي منحصرا به فرد با
بکارگيري خواص شيميايي کاملا ساخته شده ي اتم ها و ملکول ها (نحوه پيوند آنها به يکديگر ) را ارائه مي دهد، اين قابليت تقريبا حاصل شده است. با اين ايجاد ساختارهاي نانو متريک، کنترل خصوصيات اساسي مواد مانند دماي ذوب، رفتار مغناطيسي، ظرفيت شارژ و حتي رنگ آن ها بدون تغيير ترکيب شيميايي مواد، ممکن خواهد بود.]1[
1-2 پيشينه فناوري نانو
چهل سال قبل، نظريه پرداز کوانتوم و برنده جايزه نوبل، ريچارد فايمن، اولين کسي بودکه به سپيده دم قبل از طلوع فجر نگريست. وي در نطق مشهورش در سال 1959 تحت عنوان ((آن پايين فضاي بسياري وجود دارد )) اولين جرقه هاي رويکردبه سمت فناوري نانو را روشن کرد. وي عنوان کرد که به افزايش فراگيري دانشمندان در زمينه ساخت ترانزيستورها و ساير اندازه هاي مقياس کوچک، خواهيم توانست مرتبا آنها را کوچک و کوچک تر بسازيم تا نهايتا به محدودي طبيعي خودشان بسيار لغزنده، غير قابل شناخت و از لحاظ مکانيکي قابل اعتماد شوند. در اوايل دهه ي 90 بود که توجهات ما به سمت آنچه که ما امروز به عنوان فناوري نانو مي ناميم. شتاب سرسام آوري به خود گرفت تا کشتي دانش بشري با بادبان فناوري نانو به سمت ساحل آرزوها جولان دهد.در مجموعه عمر اين فناوري کمتر از 15 سال است ولي محققان پيش بيني مي کنند که ظرف سه سال آينده تحولات عظيمي در اين زمينه صورت خواهد گرفت و طبق گفته تيمپ در کتاب نانوتکنولوژي نقشي که اين فناوري در توسعه و پيشرفت بشر ايفا خواهد کرد، بسيار بيشتر و تاثير گذارتر از نقشي است که مارکوپولو و سفرهايش به شرق در توسعه و پيشرفت غرب ايفا نموده است.]2[
1-3 مزايا و معايب
ساخت ابزار در مقياس مولکولي داراي مزايا و معايب بسياري است. ازمزيت هاي عمده ي آن مي شود به افزايش دقت کامپيوتر ها، ميليون هابرابر بيشتر از کامپيوترهاي کنوني، کنترل بيماري ها توسط نانوسنسورها، کامپيوتر ها و نانو ابزارها و انجام جراحي هاي کنترل شده توسط آنها و هزاران مزيت ديگر را به طور مفصل ذکر خواهد شد، نام برد. به طور کلي اين فناوري براي ما آينده سريع، ارزان، با توليدات بهتر و محيط زيستي پاکيزه تر به همراه خواهد داشت. اما مهم ترين عيبي که اين فناوري به دنبال خود دارد، سوق دادن اين فناوري و استفاده از آن در توليد سلاح هاي مرگبار است که ارزان بودن اين سلاح ها خود نويد خطرناک شدن آينده را براي ما به دنبال دارد. درهر صورت حرکت سريع اين تکنولوژي، با اين چالش ها و مزيت ها به صورتي غير قابل اجتناب به نظر مي رسد.]3و1[
1-4 هدف فناوري نانو
فناوري نانو داراي پتانسيلي قوي براي ايجاد يک انقلاب گسترده و به عبارتي انقلاب جديد نعمتي مي باشد در مقياس نانو همه ابعاد زندگي تحت تاثير قرار خواهند گرفت. هدف اصلي نانو تکنولوژي نيز کنترل اين ذرات براي رسيدن به يک ساختار جديد باخصوصيات منحصربه فرد مي باشد که تحول عظيمي را در صنعت، پزشکي، کامپيوتر و کشاورزي به دنبال خواهد داشت. هدف اين فناوري ساخت اشيا، اتم به اتم ، مولکول به مولکول و با يک رويکرد از پايين به بالاست، راهي که طبيعت ميليون ها سال است انجام مي دهد. هدف اين است که اگربشر بتواند به اتم ها بگويد که چطور خودشان را مرتب کنند و چگونه رفتار کنند، بسياري از خواص يک ماده قابل کنترل مي گردد. همان طور که در طبيعت اتم هاي کربن موجود در زغال سنگ را با تغيير دادن ترتيب قرار گرفتن آنان به الماس تبديل مي کنند. بنابراين خواصي مانند رنگ، استحکام و شکنندگي نيز در سطح اتمي قابل تعيين خواهند بود. دانشمندان بر اين عقيده اند که اگر بتوانند يک آجر را اتم به اتم بسازند، مولکول هايش را نيز مي توان طوري تعليم داد تا هنگامي که يک طرح ظاهر مي شود آن را تعمير کنند با اين که با کم يا زياد کردن تخلخل، خود را با شرايط هوا وفق دهند. ]1و4[
1-5 انقلاب در نانو تکنولوژي
در اين جهان که روز به روز در حال پيشرفت و توسعه مي باشد، هيچ نوع صنعتي بدون تکيه برهمکاري ها و تحقيقات چندرشته اي نمي توانند پيشرفتي حاصل کند. مفهوم انقلاب نانو تکنولوژي نه تنها جوامع علمي را تحت تاثير قرار داد، بلکه با انتشار مقالات فراواني در مورد آنچه نانو تکنولوژي مي تواند در آينده به بار آورد. عامه مردم رانيز باخود آشنا کرد با اين حال نانوتکنوژي چيز جديدي نيست و اگر چه اين نام در سالهاي 1990 ابداع شد اما مي توان گفت دانشمندان از زمان پديد آمدن دانشمندان از زمان پديد آمدن رشته علمي خود روي آن کار کرده اند. درواقع پيش از دو هزار سال پيش ،از نانو ذرات در شيشه رومي استفاده شده است که در اين شيشه ها خوشه هاي از نان ذرت طلا براي ايجاد رنگ هاي درخشان به کار رفته بودند[ ]. البته وجود ميکروسکوپ هاي الکتروني نيز ما را به چهش بزرگي در پيشرفت علوم نائل ساخت. اما امروزه اين ميکروسکوپ براي مشاهده اتم ها مناسب نمي باشد زيرا حداکثر قدرت آن ها چيزي در حدود 10 آنگستروم مي باشد. در اوايل دهه90 ما فقط مي دانستيم که اتم ها و جود دارند و به شکل توده اي عمل مي کنند. انواع جديد ميکروسکوپ ها و برنامه هاي قدرتمند کامپيوتري شبيه ساز که در 10 سال اخير توسعه پيدا کرده اند، نانو تکنولوژي را دچار يک نوع انقلاب نموده اند. به واسطه 1- توسعه رايانه هاي بسيار سريع و مدل سازي حاصله 2- روشهاي تعيين مشخصات پيشرفته (همچون ميکروسکوپ نيروي اتمي و ميکروسکوپي تونل زني پيمايشگر يا و3- روش هاي سنتز (همچنين فراوري سل ژل) بود که طرحي نانو مواد، ميسر شد ميکروسکوپ ها نه تنها به دانشمندان اجازه مي دهند که اتم ها را ببينند بلکه به آنها اجازه مي دهند که آنها را جابه جا کنند، همان طور که در آزمايش مشهور سال 1990 دانشمندان مرکز تحقيقاتي Almaden وابسته به لغت IBM را توسط زنون نوشتند.
با اختراع ميکروسکوپ تونل زني مرورگر STM، دانشمندان موفق به مشاهده تک تک اتم ها از نزديک شدند از اين نانوسکوپ جهت عکسبرداري از هر چيزي، از سلول هاي ريز تا ذرات کوانتومي، استفاده شده است همچنين آنها قادر به مشاهده تولد يک مولکول دي اکسيد کربن شدند. نحوه کار اين نانوسکوپ به اين شکل است که جريان الکتريکي که در STM توسط تونل زني الکترون ها بين تيرک هاي ميکروسکوپ وسطح به وجود مي آيد. موجب آشکار سازي فاصله بين اتم ها مي شود.
در اين ميکروسکوپ حتما بايدسطح نمونه،هاي جريا ن الکتريسيته باشد که اين عامل خود باعث محدوديت هاي شده بود. از اين رو در سال 1986ميکروسکوپ هاي نيروي اتمي را به وجود آوردند تا به کمک آن سطوح غير هادي را مورد بررسي قرار دهند، البته اين ميکروسکوپ علاوه بررسي ساختار سطوح، قادر به بررسي خواص مکانيکي، مغناطيسي، الکتريکي، نوري، حرارتي و شيميايي نيز مي باشد. امروز يک تيمي از فيزيکدانان يک پيشرفت علمي ديگري را اعلام کرده اند که مدارات در مقياس اتمي را به واقعيت نزديکتر مي کند. اين پيشرفت که سراب کوانتوم نام گرفت نشان مي دهد که اطلاعات مي توانند در ميان اجسام جامد، بدون نياز به سيم حرکت کنند. اسباب جديد عبارتند از (( چشمان، انگشتان و پنس ها)) که در جهان نانو بتوانند کار کنند.
نانو تکنولوژي نويد جذب تعداد فزاينده اي از علاقمندان به علم ، بسياري از دولت ها و صنايع گوناگون را به شرط در دست داشتن ابزار هاي جديد براي ديدن اشيا کوچک، مي دهند. درآزمايشگاه به اين مطلب پي ميبرند که چگونه اتم ها و مولکول ها در يک ماده مرتب مي شوند. تعدادي از آزمايشگاه ها ياد مي گيرند که چگونه مولکول را در الگو هاي خاص مانند هرم يا چند ضلعي، خود اسمبل کنند. اين مطلب به عنوان يک گام مهم در جهت ساخت مواد نانو توسط اتم به اتم به شمار مي رود. ]5[
1-6 بررسي اجمالي کاربردهاي نانو فناوري
توسط اين فناوري مي توان به موارد زير دست يافت:
1) محصولات خود اسمبل
2) کامپيوتر هايي با سرعت ميليارد ها برابر کامپيوتر هاي امروز
3) سفرهاي فضايي امن و مقرن به صرفه
4) نانو تکنولوژي پزشکي که باعث ختم تقريبي بيماري ها، سالخوردگي و مرگومير خواهد شد.
5) دستيابي به تحصيلات عالي براي همه بچه هاي دنيا


دیدگاهتان را بنویسید