У межах теорії SPD-зв'язаних систем одержано одноелектронні спектри наночастинок гідратованого та негідратованого діоксиду титану. Визначено вплив азоту, сірки та хлору на електронний спектр і електричний заряд гідратованих наночастинок діоксиду титану, що виникає у кислому середовищі.

У межах теорії SPD-зв'язаних систем одержано оцінки енергії активації процесу обезводнювання наночастинок гідроокису цирконію. Розрізнено два положення молекули води. Передвіщено, що термінальна вода є зв'язаною з поверхнею сильніше, ніж трикоординована.

В рамках объемных ячеечных моделей и кластерных вычислений с использованием метода сильной связи проведено квантово-механическое моделирование влияния кислорода и азотной вакансии в неограниченном кристалле и атомарно чистой поверхности нанокластера на параметры электронной структуры нитрида углерода C3N4. Установлено, что при добавлении кислорода, замещающего азот, и при образовании азотной вакансии ширина запрещенной зоны практически не изменяется; введение замещающего азот кислорода, также как и образование азотной вакансии, приводит к появлению донорных уровней в запрещенной зоне нитрида углерода. В нанокластерах нитрида углерода с атомарно чистой поверхностью в запрещенной зоне появляется сеть акцепторных уровней.

Цель работы - расчет энергии перемещения кислорода по поверхности и ее сравнение с энергией вакансионного механизма диффузии в приповерхностных слоях. Предлагается механизм перемещения адсорбируемого кислорода на поверхности (111) двуокиси циркония. Компьютерное квантово-механическое моделирование транспортных явлений в пластине с использованием теории сильной связи показало, что энергия перемещения кислорода по поверхности (111) двуокиси циркония больше, чем энергия перемещения анионной вакансии в объеме.

Проанализирована электронная структура наночастицы нитрида углерода. Квантово-механическое моделирование показало, что используемое лазерное излучение не может привести к возбуждению наночастицы. Замена одного из атомов водорода молекулой водорода или азота приводит к появлению свободного энергетического уровня в запрещенной зоне вблизи потолка валентной зоны. Показано, что используемое лазерное излучение способно возбудить систему наночастица нитрида углерода плюс молекула. Вычислены энергетические барьеры процесса диссоциации молекул водорода и азота. Полученные результаты позволяют предложить механизм модификации наноструктурных алмазоподобных материалов под влиянием электромагнитного излучения.

Установлен механизм влияния примесного хрома на торможение процесса кристаллизации и размер нанокристаллов тетрагонального диоксида циркония, стабилизированного иттрием. Экспериментально обнаружена немонотонная температурная зависимость концентрации парамагнитных центров. На основании результатов компьютерного моделирования она объяснена образованием ассоциатов анионных вакансий с примесными центрами хрома.