جداسازی یون های فلزی از پسماندهای هسته ای موضوع با اهمیتی در حوزه صنعت هسته ای به شمار می آید. ترکیبات شیمیایی حلقوی که دارای گروه اتری هستند، کران اتر ( اتر تاجی) نامیده می شوند. این ترکیبات به خوبی با کاتیون های مشخصی ترکیب شده و کمپلکس می سازند. جایگزینی پی درپی اتم های اکسیژن با نیتروژن در این ترکیبات منجر به ساختارهای جدیدی به نام آزاکران می گردد. در این تحقیق از محاسبات مکانیک کوانتومی برپایه نظریه تابعی چگالی برای بررسی پایداری کمپلکس های تشکیل شده بین برخی از آزاکران ها و فلزات منگنز، آهن و کبالت استفاده شده است. نتایج نشان داد با افزایش تعداد اتم های نیتروژن انرژی پایداری سیستم ها افزایش می یابد. به عنوان مثال، ساختار کمپلکس های آزاکران با فلزات منگنز، آهن و کبالت نسبت به کمپلکس کران اتری شان به ترتیب به اندازه 8/16، 4/22، 2/37 کیلوکالری برمول پایدارترند. نتایج مشابهی برای روند تغییرات آنتالپی و انرژی آزاد گیبس واکنش های کمپلکس شدن مشاهده گردید.

در این پژوهش به معرفی ایده ترمودینامیک کوانتومی براساس مفاهیم پایه ای مکانیک آماری و مکانیک کوانتومی پرداخته ایم. در ادامه به بررسی چارچوب فرایندهای غیرتعادلی در سامانه های کوانتومی پرداخته ایم و چگونگی محاسبه کمیتهایی مانند کار و آنتروپی بازگشت ناپذیر را در این فرایندها، معرفی می نماییم. سپس نتایج به دست آمده را بر روی سامانه اتم-کاواک در برهمکنش جینز-کامینگز در دو حالت جفت شدگی ضعیف و قوی اتم-کاواک، به کار بسته ایم. در اینجا نظریه ها و محاسبات مبتنی بر سامانه های کوانتومی بسته بوده و درنتیجه با در نظر گرفتن یک کاواک خوب از نشت فوتونی و جفت شدگی میدان آن با محیط بیرون از آن صرف نظر شده است.

هدف از این پژوهش، مطالعه نظری انتخاب گری انانتیومری آلفا سیکلودکسترین و گاما سیکلودکسترین بر روی انانتیومرهای باکلوفن است. در این رابطه برهمکنش میزبان میهمان آلفا و گاما سیکلودکسترین با انانتیومرهای باکلوفن با استفاده از روشDFT (B3LYP/6-31G(d)) در حلال آب شبیه سازی شد. اوربیتال پیوند طبیعی برای تعیین جهت و میزان برهمکنش انتقال بار محاسبه شد. افزون بر این نظریه کوانتومی اتم ها در مولکول ها (QTAIM) برای نشان دادن قدرت نسبی پیوندهای بین مولکولی به کار گرفته شد. مطالعه ها نشان داد که انرژی برهمکنش R-باکلوفن با سیکلودکسترین آلفا و گاما از S-باکلوفن منفی تر است. انرژی های برهمکنش آلفا و گاما سیکلودکسترین با انانتیومرهای باکلوفن توسط اوربیتال های پیوند طبیعی نشان می دهد که مهم ترین انتقال بار، از جفت الکترون اربیتال غیرپیوندی اکسیژن سیکلودکسترین ها به اربیتال O-H ضد پیوندی باکلوفن انجام می شود. نتیجه های نظریه QTAIM نشان می دهد که برهمکنش سیکلودکسترین ها با باکلوفن از نوع غیرکووالانسی با اثرهای الکترواستاتیک است. به طور کلی داده های نظری با نتیجه های تجربی مطابقت بسیار خوبی دارد.

با استفاده از یک روش غیراختلالی که بر پایه متوسط گیری کوانتومی و یک نوع مناسب از تبدیلات تشدیدی بنا نهاده شده است، تشدیدهای سیستم یک اتم دو ترازی در حال اندرکنش با یک میدان کلاسیکی تک مد را بررسی می کنیم. هامیلتونیهای موثر این سیستم را در دو رژیم جفت شدگی ضعیف و قوی به دست می آوریم و نشان می دهیم که نتایج به دست آمده در رژیم جفت شدگی قوی، در حالت تشدید تک فوتونی میدان - صفر، برای تمام گستره ضریب جفت شدگی نیز معتبر است. در حالی که برای تشدیدهای چند فوتونی میدان - صفر چنین نیست.

ساختارهای احتمالی حاصل از جذب یون فرمات روی صفحه ی 101 چندشکلی آناتاز دی اکسید تیتانیوم با محاسبات مکانیک کوانتومی مورد بررسی قرار گرفتند تا نحوه ی عملکرد این کاتالیزگر نوری پیشرفته در این فرآیند جذب مورد تجزیه و تحلیل واقع شود. در ابتدا ساختارهای سطح جاذب تنها، گونه ی جذب شونده ی تنها و سطح جاذب شامل گونه ی جذب-شونده، تحت محاسبات بهینه سازی ساختار قرار گرفتند تا ساختارهای بهینه به دست آیند. این بهینه سازی ساختارها با روش های محاسباتی غیر تناوبی و تناوبی انجام شدند. نتایج حاصل از هر دو روش، نحوه جذب در حالت یونی را پایدارتر از حالت مولکولی به دست می دهند. در ضمن حالت دودندانه ی یون فرمات روی سطح دارای نقص اکسیژن پایدارتر از حالت دودندانه ی آن روی سطح کامل و هردو پایدارتر از حالت تک دندانه ی آن روی سطح کامل می باشند. به منظور تایید این نتایج حاصل از بررسی های انرژی جذب، از نظریه های اتم در مولکول (AIM) و تشدید مغناطیس هسته (NMR) استفاده شد. با استفاده از نظریه کوانتومی اتم در مولکول ماهیت پیوندهای اکسیژن-تیتانیوم مشخص شد و نشان داده شد که آنها ماهیت الکترواستاتیک دارند. نتایج حاصل از این دو نظریه، نتایج قبلی در مورد قدرت جذب را تایید نمودند.

در این مقاله، دوپایداری نوری در سامانه های اپتومکانیکی ترکیبی شامل دو کاواک (اپتومکانیکی و معمولی) که به همدیگر جفت شده­اند و شامل مولکول­های نقطه کوانتومی (QDMs) است، مورد بررسی و مقایسه قرار می­گیرد. برای این منظور، دو پیکربندی متفاوت مورد مطالعه قرار می گیرد. در پیکربندی اول، مولکول­های نقطه کوانتومی (QDMs) درون کاواک اپتومکانیک و در پیکربندی دوم، مولکول­های نقطه کوانتومی درون کاواک معمولی قرار دارند. برای محاسبۀ دینامیک عملگرهای سامانه از رهیافت هایزنبرگ – لانژوین تحت تقریب میدان میانگین استفاده می­شود. برای دستیابی به پدیدۀ دوپایداری نوری، که در کلیدهای نوری و حافظه­های نوری کاربرد دارد، معادلات دینامیکی سامانه در حالت پایا حل می شوند. اثر پارامترهای فیزیکی سامانه از جمله نامیزانی، تعداد مولکول­های نقطه کوانتومی و شدت تونل­زنی میدان خارجی روی پدیدۀ دوپایداری نوری مطالعه می­شود. علاوه بر این، آستانۀ کلید­زنی و پهنای ناحیۀ دوپایداری نوری در دو پیکربندی مختلف با هم مقایسه می­شود. با توجه به این که پدیدۀ دوپایداری نوری می­تواند کاربردهای بالقوه­ای در کلید­های تمام نوری، ترانزیسیتورهای نوری، محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی داشته باشد نتایج به­دست آمده می­تواند برای کاربردهای ذکر شده و بهینه­سازی سامانه مفید باشد.

در این مقاله، خواص اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی متشکل از دو نقطه کوانتومی و همچنین سه نقطه کوانتومی که به ترتیب مولکول نقطه کوانتومی دوتایی (DQD)(Double Quantum Dot) و مولکول نقطه کوانتومی سه تایی (TQD)(Triple Quantum Dot) نامیده می شوند، با استفاده از روش دامنۀ احتمال مورد مطالعه قرار می گیرند و نتایج به­دست آمده با هم مقایسه می شوند. با حل معادلات حالت این سامانه ها در تصویر برهمکنش، تحت تقریب موج چرخان و تقریب دوقطبی، پذیرفتاری های مرتبۀ اول و سوم برای مولکول های نقطه کوانتومی دوگانه و سه گانه محاسبه می شوند. همچنین در مولکول های نقطه کوانتومی مانند DQD و TQD پدیده ای که شفافیت القایی تونل زنی نامیده می شود و مشابه با شفافیت القایی الکترومغناطیس است بررسی می شود. اثر پارامترهای کلیدی سامانه همچون جفت شدگی های تونلی بین نقاط کوانتومی و شدت تونل زنی روی پاسخ اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی چندگانه DQD و TQD مطالعه می شود. نشان داده می شود که مکان و پهنای پنجرۀ ایجاد شده شفافیت القایی تونل زنی در مولکول های نقطه کوانتومی دوتایی و سه تایی را می توان با تغییر پارامترهای فیزیکی تنظیم کرد.