شکل ۱-۳- بسته شدن انتهای نانولوله ها به وسیله ی کلاهک …………………………………………………………………………………. ۷
شکل ۱-۴- انواع نانولوله­ها از نظر کایرالیتی ……………………………………………………………………………………………………………… ۸
شکل ۱-۵- زوایای مربوط به جهت رول شدن ورقه ی گرافن برای تشکیل نانولوله ……………………………………………….. ۸

شکل ۱-۶- ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۹
شکل ۱-۷- توتومری شدن ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۰
شکل ۱-۸- حالتهای مختلف از استخلافهای قرار گرفته در موقعیت های ۴و۵ ……………………………………………………. ۱۰
شکل ۱-۹- حالت های مختلف از استخلافها بر روی آمین ……………………………………………………………………………………. ۱۱
شکل ۱-۱۰- اثر کانژوگاسیون ………………………………………………………………………………………………………………………………… ۱۹
شکل ۱-۱۱- قرار گرفتن گروه نیترو در موقعیت های مختلف و تاثیر بر قدرت پایه ای ………………………………………. ۲۰
شکل ۱-۱۲- ساختار کلی نمک ایمیدازول با فلزات ………………………………………………………………………………………………. ۲۱
شکل ۱-۱۳- هیدروژناسیون حلقه بنزن …………………………………………………………………………………………………………………. ۲۲
شکل ۳-۱- نانو لوله کربن به همراه پروپان و ۲و۲َ بی ۱ هیدروژن ایمیدازول ………………………………………………………. ۳۵
شکل ۳-۲- مولکول ۲و۲َ بی ۱ هیدروژن ایمیدازول ………………………………………………………………………………………………. ۳۶
شکل ۳-۳- CNT به همراه پروپان ……………………………………………………………………………………………………………………… ۳۹
شکل ۳-۴- مولکول ۲و۲َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف ……………………………………………………………………….. ۴۳
CNT-PRدر موقعیت کربن R₂
شکل ۳-۵- مولکول ۲و۲َ بی هیدروژن ایمیدازول با یک استخلاف CNT-PR ………………………………………………….. 47
در موقعیت کربن R₄
شکل ۳-۶- مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ……………………………………………………………………………. ۵۱
CNT-PR در موقعیت کربنR₁ و R₂
شکل ۳-۷- مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف ………………………………………………………………………….. ۵۷
CNT-PR در موقعیت کربن R₂ و R₃
شکل ۳-۸- مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با دو استخلاف …………………………………………………………………………… ۶۳
CNT-PR در موقعیت کربنR₁ و R₄
شکل ۳-۹- مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف …………………………………………………………………………. ۶۹
CNT-PR در موقعیت کربنR₁ و R₂ و R₃
شکل ۳-۱۰- مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با سه استخلاف ………………………………………………………………………. ۷۵
CNT-PR در موقعیت کربنR₁ و R₃ و R₄
شکل ۳-۱۱- . مولکول ۲و۲َبی هیدروژن ایمیدازول با چهار استخلاف …………………………………………………………………. ۸۱
CNT-PR در موقعیت کربن R₁ و R₂ و R₃ و R₄
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار ۵-۱- انرژی تشکیل بهینه شده برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………………… ۹۷
نمودار ۵-۲- بررسی گپ انرژی هومو – لومو برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………. ۹۸
نمودار ۵-۳- بررسی ممان دوقطبی برای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………………………………… ۹۹
نمودار ۵-۴- بررسی آنتالپی واکنش برای مدل های مورد مطالعه …………………………………………………………………….. ۱۰۰
نمودار ۵-۵- بررسی بار مولیکن برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………………………… ۱۰۲
نمودار ۵-۶- بررسی پوشش شیمیایی ناهمسانگرد برای اتمهای مدل های مورد مطالعه …………………………………… ۱۰۴
نمودار ۵-۷- بررسی پوشش شیمیایی همسانگرد برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ……………………………………. ۱۰۴
نمودار ۵-۸- بررسی ثابت جفت شدگی چهار قطبی هسته برای اتمهای مدل های مورد مطالعه …………………….. ۱۰۶
نمودار ۵-۹- بررسی تغییر مکان شیمیایی برای اتمهای مدل های مورد مطالعه ………………………………………………. ۱۰۸
چکیده فارسی
مشتقات ایمیدازول با بیش از دو گروه نیترو، انتظار می رود که مواد پرانرژی بالقوه ای برای فرمولاسیون مواد منفجره غیر حساس باشند.در این تحقیق از یکی از مشتقات ایمیدازول با نام ۲و۲َ بی ۱ هیدروژن ایمیدازول، به عنوان ترکیب مرجع استفاده شد. و با اضافه کردن نانو لوله کربنی به همراه پروپان (به عنوان Linker) به ترکیب مرجع (در موقعیت های مختلف) مدل های مختلفی ساخته شد. سپس از محاسبات تئوری تابعی چگالی برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی استفاده شد، این مدل ها به سطح انرژی حداقل خود بهینه شدند. این محاسبات دقیقا برای تک تک مدل ها اجرا شد. حاصل مرحله ی بهینه سازی یعنی پارامتر های انرژی تشکیل بهینه شده، آنتالپی تشکیل، گشتاور دو قطبی(DM) ، انرژی بالاترین اوربیتال پر شده (HOMO) و انرژی پایین ترین اوربیتال پر نشده (LUMO) و گاف انرژی (Eg) می باشند که در جداول جداگانه ای گردآوری شدند. همچنین خواص دیگری از قبیل بار مولیکن،همسانگرد و ناهمسانگرد، δ و C_q هم برای اتمهای مختلف بررسی شد. در این تحقیق از سری پایه b3lyp/6-31G* در محاسبات استفاده شد.
کلید واژه: ایمیدازول، مواد پر انرژی، نانو لوله های کربنی، محاسبات تئوری تابع چگالی، سری پایه
مقدمه
در طی دو دهه اخیر پیشرفتهای عمده ای در مورد مواد پر انرژی (High energy materials)، مانند کامپوزیتها یا مواد مرکب مولکولی و یا به اصطلاح نانو مواد پر انرژی صورت گرفته است.
این موا به سرعت می توانند حرارت و اواج با فشار بالا آزاد کنند و کاربرد های گسترده ای در پیشرانها، مواد منفجره و پرایمرها یا آغازگرها دارند و در حال حاضر تحقیقات گسترده ای برای آن در حال انجام است. آنها می توانند چگالی انرژی بالاتری نسبت به مواد منفجره معمولی داشته باشند و می توانند امواج شوک با سرعت بیش از ۲۵۰۰ متر بر ثانیه تولید کنند.
کامپوزیتها معمولا مخلوطی از دو ترکیب، که یکی از آنها به عنوان سوخت و دیگری به عنوان اکسید کننده تعریف می شود. استفاده از نانو ذرات در مقیاس نانو به جای دیگر مواد ریز، ارتباط بین سوخت و اکسید کننده را افزایش، محدودیت های انتقال جرم را کاهش ، سرعت واکنش و واکنش پذیری محلول را افزایش می دهد.
تحقیقات در زمینه ی مواد پر انرژی(High energy materials)، راه را به روی ترکیبات نیتروژن دار و از جمله ترکیبات هتروسیکلی نیتروژن دار به عنوان منبعی برای انرژی یا قدرت انفجاری گشود. حتی نیتروژن خالص هم می ­تواند به عنوان منبعی برای انرژی در نظر گرفته شود و این به دلیل اختلاف بسیار زیاد انرژی پیوند سه گانه­ی N₂ و انرژی پیوند یگانه N-N است. مواد پر انرژی نیتروژن دار نقش اساسی را در سلاح­های هسته ای به عنوان نیروی انفجاری ایفا می­ کنند.
فصل اول
کلیات
۱-۱-مباحث بنیادی
۱-۱-۱-تاریخچه نانو فناوری^۱
اولین بار احتمال دستکاری ماده در سطح نانو توسط ریچارد فاینمن^۲ بصورت نوشته شده مطرح شد.کسی که در طول کنفرانس خود به نام ” There`s plenty of room at the bottom ” استفاده از بلوکهای اتمی برای تجمع در سطح مولکولی را شرح داد. در این سخنرانی که در سال ۱۹۵۹ صورت گرفت، فاینمن عنوان کرد که «اصول فیزیکی تا جایی که می تواند برخلاف احتمال مانور اتم به اتم اشیاء سخن نمیگوید. در اصل دستکاری اتم ها را می توان انجام داد، ولی تاکنون در عمل انجام نشده است، زیرا ما بزرگ هستیم.» واژه نانوفناوری اولین بار توسط نورینو تاینیگوچی^۳ استاد علوم دانشگاه توکیو مطرح شد. ایشان اولین واژه را برای توصیف ساخت مواد و وسایل دقیقی که ابعاد آن ها در مقیاس نانومتر می باشد، بکار برد. به هرحال زمینه نانوفناوری از سوی کیم اریک درکسلر^۴ و ریچارد اسمالی^۵ بنا نهاده شد.{۱}
۱-۱-۲- تعریف
دانش نانو مطالعه‌ی پدیده‌ها و دستکاری مواد در مقیاس اتمی، مولکولی و ماکرومولکولی است، جایی که جزییات آنها تفاوت بسیاری با مقیاسهای بزرگتر دارند. نانوفناوری‌ طراحی، توصیف صفات، تولید و به کار گیری ساختارها، دستگاه‌ها و سامانه‌ها به وسیله ی تنظیم شکل و اندازه‌ در مقیاس نانومتر است. وبسایت ناسا یک تعریف جالب از نانوفناوری ارائه داده است: خلق مواد، دستگاه‌ها و سامانه‌های وظیفه مند از طریق تنظیم اندازه‌ها در مقیاس نانومتر (۱ تا ۱۰۰ نانومتر) و استخراج پدیده‌ها و جزئیات جدید (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی) در آن مقیاس. دیکشنری انگلیسی آکسفورد نانوفناوری را “فناوری در مقیاس نانو با تمرکز روی ابعاد کمتر از ۱۰۰ نانومتر” تعریف می‌کند. پیشوند نانو از واژه­ای یونانی به معنی کوتاه مشتق شده و یک نانومتر مساوی با یک میلیاردیوم متر یا همان متر است. بنابراین اندازه­ای نانومواد باید به گونه ­ای باشد که حداقل یک بعد آنها کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر باشد.{۵}