امروزه با توجه به افزایش تقاضا و کمبود منابع در جهان، تلاش‌ها برای دستیابی به موادی با ویژگی‌های تضمین شدهافزایش یافته است. به همین دلیل، تحقیقات بر روی مواد در اندازه نانو و مقیاس میکروسکوپی مورد توجه محققان علوم مختلف قرار گرفته است. ما در این پایان نامه به مطالعه ویژگی‌های فیزیکی دسته جدیدی از مواد بر پایه کربن می‌پردازیم. در ابتدا با استفاده از مدل تنگ-بست (تقریب نزدیکترین همسایگان) هامیلتونین دگرشکل اس-گرافن را محاسبه می‌کنیم. سپس با استفاده از رویکرد تابع گرین به بررسی ویژگی‌های فیزیکی نظیر ترموالکتریک و ترمودینامیک تحت تاثیر میدان مغناطیسی، ولتاژ بایاس و الکترون و حفره می‌پردازیم. نتایج ما نشان داد که میدان مغناطیسی ظرفیت گرمایی الکترونیکی را افزایش می‌دهد و با رابطه دبای انیشتین همسو می‌شود. علاوه بر این، تک لایهاس-گرافن بسته به پارامترهای خاصی مانند تزریق الکترون (حفره)، میدان مغناطیسی خارجی و ولتاژ بایاس می‌تواند یک نیمهرسانای نوع pیا نوع n باشد. همچنین ویژگی‌های نوری تحت اثر میدان مغناطیسی، دما و تزریق حفره (الکترون) و چگالی حالت‌های تک لایه اس-گرافن نیز تحت تغییر میدان مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با اعمال میدان مغناطیسی شکاف نوار انرژی کاهش پیدا می‌کند. همچنین سرعت پراکندگی در باند رسانش (به دلیل افزایش چگالی الکترون) با افزایشتزریق الکترون افزایش می‌یابد که باعث ایجاد پدیده بلاک پائولی و در نتیجه کاهش جذب نوری می‌شود. ما همچنین با استفاده از روش تنگ-بست و تابع گرین به بررسی ویژگی‌های الکترونیکی و انتقالی تک لایه گاما-گرافاین تحت تاثیر کرنش و میدان مغناطیسی می‌پردازیم. نتایج عددی ما نشان می‌دهد که رسانندگی گرمایی با افزایش دما افزایش می‌یابد. این اثر از افزایش انرژیگرمایی حامل‌های بار و تحریک آنها به نوارهای رسانش ناشی می‌شود. در بخش دیگری از پایان نامه نیز ما خاصیت ترمودینامیکی و الکترونیکی تک لایه (6-6-12)-گرافاین را در حضور کرنش و میدان مغناطیسی مورد ارزیابی قرار می‌دهیم. بررسی‌هانشان می‌دهد که با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی و با افزایش میدان مغناطیسییک انتقال فاز از نیمه فلزی به فلز رخ می‌دهد. مقدار چگالی حالت‌ها در انرژی صفر کمی با افزایش پارامتر کرنش کششی افزایش می‌یابد. بنابراین خاصیت نیمه فلزی نمونه با پارامتر کرنش کششی کاهش می‌یابد. در بخش پایانی این پژوهش ما به بررسی ساخت اتصالات ناهمگون بر پایه مواد دو بعدی کربنی خواهیم پرداخت. ما با استفاده از روش ساخت قالب‌های آلومینیای آندایز شده (AAO) و تبخیر شیمیایی در فاز بخار(CVD) به بررسی ساخت نانو اتصالات ناهمگون دو بعدی می‌پردازیم.
