علوم پایه (دانشگاه آزاد اسلامی)
سال:1389 | دوره:20 | شماره:75 (ویژه نامه فیزیک)

مقدمه: درسال های اخیر، تحقیقات تجربی و نظری گسترده ای در زمینه رسانش نانو ساختارهای مغناطیسی انجام شده است. در این راستا پدیده ترابرد اسپینی در نانو ساختارهای مغناطیسی از قبیل سیم کوانتومی مغناطیسی توجه زیادی را از لحاظ علمی و تکنولوژیکی به خود جلب کرده است. خواص رسانش الکتریکی این ساختار ها، از طریق محدود کردن آن ها بین دو الکترود فلزی و عبورجریان از میان آن مورد بررسی قرار می گیرد. در این مقاله ترابرد قطبیده اسپینی در یک نانو کریستال مغناطیسی متصل شده به دو الکثرود فلزی سه بعدی بررسی می شود.هدف: بررسی ترابرد قطبیده اسپینی در یک نانو کریستال با لایه های مغناطیسی در حظور میدان های الکتریکی و مغناطیسی، بر اساس فرمول بندی لاندائور.روش بررسی: در این مقاله ترابرد قطبیده اسپینی در یک سیم کوانتومی سه بعدی با لایه های مغناطیسی و با ساختار مکعبی ساده که به دو الکترود فلزی سه بعدی با همان ساختار محدود شده است، در مدل بستگی قوی و روش تابع گرین در فرمول بندی لاندائور مورد بررسی قرار می گیرد.نتایج: در حضور میدان مغناطیسی خارجی ترابرد اسپین های بالا و پایین در کانال های مجزایی صورت می گیرد، الکترون های با اسپین پایین سهم کمتری در ترابرد دارند و میدان الکتریکی به دلیل فرونشانی در اندازه ترابرد باعث کاهش آن می شود.نتیجه گیری: حضور و عدم حضور میدان مغناطیسی خارجی به دلیل تاثیرشان در جهت گیری ممان های مغناطیسی لایه های مغناطیسی، اثرات متفاوتی را نشان می دهد. در حضور میدان مغناطیسی خارجی ممان های مغناطیسی لایه های مغناطیسی هم جهت بوده و پیکربندی فرومغناطیس را به وجود می آورند. در غیاب میدان مغناطیسی خارجی ممان های مغناطیسی لایه های مغناطیسی غیرهم جهت بوده و پیکربندی پادفرومغناطیس را بوجود می آورند. همچنین میدان الکتریکی که در جهت عمودی بر سیم وارد می شود باعث فرونشانی در اندازه ترابرد می شود، این میزان کاهش را می توان به صورث خارجی توسط همین میدان کنترل کرد.

مقدمه: وریستورها قطعات الکترونیکی سرامیکی هستند که کار اولیه آنها محدود کردن نوسانات زودگذر ولتاژ و محدود کردن ولتاژ در اندازه ای که برای سیستم مضر نباشد، میباشند. وریستورهای اکسید روی دارای منحنی مشخصه جریان ولتاژ غیرخطی و متقارن میباشند. یکی از مهمترین ترکیباتی که برای ساخت وریستورها مورد استفاده قرار میگیرد ZnO-Bi2O3 است. اگر چه مشخص شده که مواد بین دانه ای احتمالا به علت وجود سدهای پتانسیل در مرزدانه ها عهده دار رفتار غیر خطی وریستورها میباشند، جزییات مکانیسم هنوز شناخته نشده است.هدف: بررسی خواص الکتریکی لایه های نازک ZnO-Bi2O3 و ساختار ساندویچی AL-ZnO-Al و تحلیل اندازه گیری به روش پروب 4 نقطه ای و پروب 2 نقطه ای در سلول خلا.روش بررسی: در این مطالعه ZnO-Bi2O3 و ساختار ساندویچی AL-ZnO-Al، بر اساس مدل مرزدانه منحصر به فرد بررسی میشوند. مکانیسم رسانش با مطالعه مشخصات I-V در خلا تحقیق شده است. برای تهیه نمونه ها، از روش کندوپاش R-F برای لایه نشانی ZnO و روش تبخیر در خلا برای تهیه لایه Bi2O3 و Al استفاده گردید. تاثیر خلا و افزایش دما را در نمودارهای مشخصات I-V مورد بررسی قرار دادیم.نتایج: در اندازه گیری ZnO با پروب 4 نقطه ای به دلیل بالا بودن مقاومت ZnO هنگام اندازه گیری ولتاژ و جریان دایما تغییر کرده و قابل اندازه گیری نبودند، که این مساله می تواند بیانگر این موضوع باشد که تماسهای ما در نوک پروبها تماس غیر اهمیک بوده اند. در صورتیکه در اندازه گیری با پروب 4 نقطه ای تماس ها باید اهمیک باشد. لذا با توجه به محدودیت هایی که در اندازه گیری با پروب 4 نقطه ای وجود دارد و در متن مقاله به آنها اشاره شده اندازه گیری های با پروب 4 نقطه ای در اکثر موارد فاقد اعتبار است و فقط میتوان به اندازه گیری های ساختار ساندویچی Al-ZnO-Al که در خلا  انجام می شود اطمینان کرد. از سوی دیگر، از بررسی نمودارهای ساختار ساندویچی Al-ZnO-Al، دو نتیجه متناقض گرفته شد. کنده شدن اتصال چسب نقره در اثر افزایش دما احتمالا بیانگر اینست که مشخصه I-V  ارایه شده مربوط به ZnO نمی باشد. از سوی دیگر ساختار ساندویچی می تواند هدایت الکتریکی را از حجم نمونه نشان دهد. اندازه گیری های انجام شده روی نمونه ZnO-Bi2O3 در این تحقیق احتمالا مربوط به هدایت از سطح نمونه است در حالیکه استفاده از ساختار ساندویچی درمقالات، منجر به اندازه گیری هدایت الکتریکی از داخل حجم نمونه شده است. با بررسی اندازه گیری انجام شده، اندازه گیری با پروب 4 نقطه ای به علت وجود رطوبت و هدایت سطحی، هدایت الکتریکی بیشتری در مقایسه با اندازه گیری در خلا نشان میدهد و وجود خلا و افزایش دمای نمونه، هدایت را کاهش داده و رسانندگی را کمتر می کند.نتیجه گیری: اندازه گیری هدایت الکتریکی نمونه های ZnO-Bi2O3 دو لایه ای و ساختار ساندویچی Al-ZnO-Al نشان میدهد که با توجه به محدودیت های پروب 4 نقطه ای، تماس ها باید اهمیک بوده و نقطه تماس پروب ها با نمونه حداقل مقاومت را داشته باشد. ولی چون اندازه گیری ها در خلا انجام نمی شود ممکن است تماس ها کاملا اهمیک نباشند و بنابراین شرط اندازه گیری را برآورده نمی کند.و با توجه به اینکه اندازه گیری با پروب 2 نقطه ای در خلا انجام میشود فقط می توان به اندازه گیری های ساختار ساندویچی Al-ZnO-Al که در خلا انجام میشود اطمینان کرد.

مقدمه: در اثر برهمکنش پالسهای لیزری پرتوان با اهداف فلزی، پلاسمایی با دمای بسیار بالا (چند صد ev تا چندین (kev  تولید می شود که منبع بسیار مناسبی برای تابش اشعه ایکس است. اشعه ایکس تولید شده از پلاسما در بخشهای مهمی نظیر لیتوگرافی، پزشکی، بیولوژی،(Inertial Confinement Fusion)  ICF و علوم فضایی اهمیت ویژه ای دارد. در تمام این کاربردها هرچه شدت اشعه ایکس تولید شده بیشتر باشد یا به طور دقیقتر هر چه میزان تبدیل انرژی پالس لیزر به اشعه ایکس بیشتر باشد از نظر عملی مطلوب تر خواهد بود. به همین دلیل در سالهای اخیر تولید اشعه ایکس از پلاسما و بررسی روشهای افزایش تولید آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است.هدف: شبیه سازی تابش اشعه ایکس از پلاسمای لیزری و بررسی تاثیر استفاده از پیش پالس لیزری بر میزان تابش.روش بررسی: روش انجام تحقیق بر پایه شبیه سازیهای اتمی است. ابتدا پلاسمای حاصل از برهمکنش پالس لیزری پرتوان با یک هدف فلزی شبیه سازی می شود. آنگاه پس از به دست آمدن مشخصات پلاسما به خصوص دما و دانسیته الکترونی، تابش اشعه ایکس با استفاده از معادلات مربوط به مکانیزم های مختلف شبیه سازی می شود. در نهایت تاثیر استفاده از یک پیش پالس لیزری با اصلاح برنامه های کامپیوتری مورد استفاده بررسی خواهد شد.نتایج: مشاهده گردید که لایه های عمیق تر هدف، در زمان های بزرگتر، تحت تاثیر برهم کنش لیزر قرار گرفته، دما و دانسیته الکترونی آنها افزایش می یابد. برای یک پالس لیزری به طول50 ps  و شدت 1015W/cm2 دما از مرتبه چند صد ev و دانسیته الکترونی از مرتبه 1023cm-3 در عرض هدف حاصل شد. در لایه هایی که دانسیته الکترونی و به خصوص دما مقادیر قابل توجهی دارند، تولید اشعه ایکس بیشتر است. همچنین، پهنای پالس  (FWHM)اشعه ایکس تولید شده در حدود همان پالس لیزر استفاده شده یعنی 50 ps است. مشاهده شد که به هنگام استفاده از پیش پالس لیزری، یک مقدار بهینه برای تاخیر زمانی (فاصله زمانی بین پیش پالس و پالس اصلی) وجود دارد که در آن بیشترین مقدار اشعه ایکس تولید می شود. این مقدار بهینه هنگامیکه نسبت شدت پیش پالس به پالس اصلی برابر 0.01 و 0.001 باشد به ترتیب حدود 400 ps و  1700 psبدست آمد. همچنین محاسبات نشان دادند که میزان افزایش اشعه ایکس با کاهش شدت پیش پالس، بیشترمی شود.نتیجه گیری: پهنای پالس اشعه ایکس گسیل شده از پلاسمای لیزری در حدود همان پالس لیزر استفاده شده است. سپس نشان داده شد که استفاده از یک پیش پالس لیزری با شدت و فاصله زمانی مناسب نسبت به پالس اصلی می تواند گسیل اشعه ایکس را به میزان قابل توجهی تقویت کند. مشاهده شد که یک مقدار بهینه برای تاخیر زمانی وجود دارد که در آن بیشترین مقدار اشعه ایکس تولید می شود. این مقدار بهینه به شدت پیش پالس استفاده شده بستگی دارد.

مقدمه: ترکیبات پلیمری برای عایق سازی مواد مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. به واسطه کاربردهای جدید اپتوالکترونیکی، اخیرا، خصوصیات اپتیکی و الکتریکی پلیمرها نیز به طور گسترده ای مورد توجه قرار گرفته است. مواد پلیمری با ضریب شکست غیرخطی مثبت در اپتیک بسیار با اهمیت هستند، زیرا در شدتهای مناسب، باعث کانونی شدن پرتو می شود. تغییرات ضریب شکست نور معمولا با رابطه n=n0+n2I بیان می شود که n0 ضریب شکست خطی، I شدت نور و n2 ضریب شکست غیرخطی است. این پدیده اثرات قابل ملاحظه ای روی انتشار امواج الکترومغناطیسی در محیط دارد که می تواند منجر به خودکانونی، خود واگرایی، خود خمشی و ... می شود.هدف: دراین آزمایش اثرپلاسمایRF  روی خصوصیات فیلم پلیمر  PVCآمیخته با رنگ red lake بررسی شده است. ضریب شکست غیرخطی مثبت این پلیمر و کاهش این ضریب در بازه های زمانی مختلف پلاسما، دو پدیده مهم و جالب مشاهده شده در این تحقیق هستند.روش بررسی: در این آزمایش فیلم PVC آمیخته با رنگ red lake را در معرض پلاسمای RF در فشار پایین در بازه های زمانی 5 تا 15 دقیقه قرار داده ایم. آزمایشات متعددی را برای مطالعه رفتاری اثر پلاسمای RF روی خصوصیات اپتیکی غیرخطی فیلم PVC انجام داده ایم که شامل پهن شدگی باریکه، حد اپتیکی و آزمایشات z– اسکن روزنه باز و بسته است.نتایج: با اندازه گیری پهنای باریکه انتشاری از میان نمونه های تحت اثر پلاسمای RF، ضریب شکست غیرخطی فیلم، مثبت به دست می آید واین میزان تحت اثر زمانی پلاسمای RF، کاهش پیدا می کند. رفتار حد اپتیکی از اندازه گیری عبور از نمونه ای که تحت اثر پلاسما بوده است، بدون تغییر باقی می ماند. پذیرفتاری مرتبه سوم غیرخطی، با استفاده از داده های z- اسکن اندازه گیری می شود و نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که هر دو قسمت موهومی و حقیقی پذیرفتاری غیرخطی، با افزایش زمان اثر پلاسما، کاهش می یابد.نتیجه گیری: اثر پلاسمایRF  را روی نمونه PVC برای فواصل زمانی مختلف مورد آزمایش قرار داده ایم که یک روش معمول برای بهبود بخشیدن مشخصه های سطحی پلیمری است. ضریب شکست و جذب، مشابه پذیرفتاری غیرخطی مرتبه سوم تغییر کرده است در حالیکه پارامترهای خطی این پلیمر بدون تغییر می ماند.

مقدمه: دستیابی به انرژی سالم و پایدار از جمله مسایلی است که جهان امروز با آن دست به گریبان است و این امر باعث بروز رقابتهای شدیدی بین کشور های پیشرفته دنیا برای یافتن روشهای جدید در این زمینه شده است. یکی از این روشها که توجه بسیاری از دانشمندان در نقاط مختلف دنیا را به خود معطوف کرده است بدست آوردن انرژی از طریق فرآیند همجوشی هسته ای است.هدف: در این مقاله ضمن بررسی همجوشی به روش کاتالیزور میونی در سیستم سه لایه ای D / T ,T2 ,D2 به بررسی تاثیر اثر برهنه سازی میون از ذرات آلفا در این سیستم که در مطالعات قبلی این سیستم در نظر گرفته نشده بود پرداخته شده است. در مشاهدات اخیر دیده شد که در یک واکنش همجوشی می تواند مولکول شبه پایدار (dtm)* تولید گردد.روش بررسی: در اینجا ضمن در نظر گرفتن تمامی شاخه های ممکن همجوشی در این سیستم سه لایه ای ا به روش محاسبات عددی با استفاده از نرم افزار Rung Kutta 45-Maple حل شده اند که نتایج آن در جداول (3) و (4) و (5) و (6) آورده شده است.نتایج: در این مقاله ضمن استفاده از این شاخه همجوشی و همچنین اثر برهنه سازی که در مطالعات قبلی این سیستم در نظر نگرفته نشده بود، توان همجوشی و آهنگ چرخش میون در این سیستم سه لایه ای محاسبه می گردد.نتیجه گیری: محاسبات نشان می دهد که با در نظر گرفتن این اثر در این سیستم به ازا هر میون 82.6 همجوشی صورت گرفته و آهنگ چرخش میون 18 درصد نسبت به سیستم قبل افزایش داشته است.

مقدمه: در فیزیک ذرات، نقض CP، نقض تقارن مفروضCP  در قوانین فیزیک است. نقض CP ظریف ترین شکست تقارن که تاکنون در طبیعت مشاهده شده را نشان می دهد و امکان بررسی پدیده شناختی بزرگی را برای فیزیکدانان مهیا می سازد. نقض تقارن CP یکی از هیجان انگیزترین جنبه های فیزیک انرژیهای بالا است که نقش مهمی را در نظریه های کیهان شناسی که تلاش می کنند تا غلبه ماده بر پادماده را در عالم کنونی توضیح دهند، ایفا می کند. امروزه مطالعه نقض CP حوزه شگفت انگیزی از کارهای تئوری و تجربی را می طلبد. از سال 1964، تجربه گران به جستجوی نقض تقارن در مزون ها پرداخته اند. مزون ها که از یک کوارک و پادکوارک ساخته شده اند، یعنی مخلوطی مساوی از ماده و پادماده هستند، نقشی اساسی در نقض CP دارند. خانواده مزون ها شامل ذراتی مانند پایون ها، کائون ها، مزون های B، C و غیره می باشد.هدف: ابزار تئوری برای شکست تقارن CP مورد استفاده و نقض این تقارن در واپاشی های کوارک b بررسی شده است.روش بررسی: در این تحقیق آهنگ واپاشی های کوارک b و پادکوارک b- در حالت های شاخه ای و پنگوئن بر اساس نظریه هامیلتونی موثر محاسبه شده است و با استفاده از آنها، مقادیر نقض CP در واپاشی های کوارک b بدست آمده است.نتایج: با استناد به مدل کوارک واپاشی های b و b-، نتایج تئوری را با نتایج تجربی نقض CP در واپاشی های مزون B مقایسه کرده ایم. ملاحظه می کنیم که واپاشی های b®udu- و b®csc- به ترتیب، بیشترین و کمترین مقادیر نقض CP را به خود اختصاص می دهند.نتیجه گیری: آهنگ واپاشی های مختلف کوارک b و پادکوارک b- در حالت شاخه ای و پنگوئن با استفاده از نظریه هامیلتونی موثر محاسبه شده است. در فرمول بنـدی نظریه هامیلتونی موثر برای بدست آوردن آهنگ مربوط به چهار واپاشی b®udc-, b®usc-,  b®cdu-و  b®csu-که فقط شامل حالت شاخه ای می شوند ضرایب ویلسون C3,…,6 را که دربردارنده سهم پنگوئن گلئونی می باشند را مساوی صفر قرارمی دهیم. از این رو تفاوتی در آهنگ واپاشی های کوارک و پادکوارک، در این واپاشی ها وجود ندارد. با بکار بردن رابطه عدم تقارن CP و با استفاده از مقادیر عددی آهنگ واپاشی، نقض CP را برای آن دسته از واپاشی های کوارک b که آهنگ واپاشی آنها با آهنـگ واپاشی پادکوارک متناظر به دلیل تاثیر سهم پنگوئـن و حضور ضرایـب ویلسون C3,…,6 در نظریه هامیـلتونی موثر تفاوت دارد محاسبه می کنیم.

مقدمه: برهم کنش هوا و دریا سبب بروز بسیاری از پدیده های منحصر به فرد در جو و اقیانوس می شود که یکی از آنها جریان گرانی است که در محیط های دریایی نیمه بسته خاص ایجاد می شود. این جریان به عنوان مولفه ای از گردش آب های دریا نقش موثری بر روی برخی از فعالیت های دریایی از قبیل نظامی، مخابراتی، صیادی، تحقیقاتی و ... دارد.هدف: هدف این مقاله بررسی حضور جریان گرانی خروجی خلیج فارس به عنوان مولفه ای از گردش آب دریاها و ویژگی های این جریان می باشد.روش بررسی: بررسی حضور جریانات گرانی خروجی از خلیج فارس از طریق مقایسه نیمرخ چگالی و شوری آب خلیج فارس با نیمرخ چگالی و شوری آب دریاهایی مانند خلیج اسپنسر، که حضور این گونه جریانات از طریق اندازه گیری مورد تایید قرار گرفته و برخی از ویژگی های جریان گرانی خلیج فارس از قبیل سرعت، مسیر و ... از طریق حل معادلات حرکت مانای غیرزمینگرد به روش دینامیکی تصویر هندسی نیروها و استفاده از داده های اندازه گیری شده در فوریه- ژوئن 1992 توسط گشت تحقیقاتی کشتی Mount Mitchell در پروژه ROPME، صورت می گیرند.نتایج: نتایج حاصل از این تحقیق حاکی از حضور مداوم جریان گرانی خروجی از خلیج فارس می باشد که در طی ماه فوریه و ژوئن شدت یافته و به بیشینه مقداری در ماه مارس می رسد.نتیجه گیری: جریان گرانی خروجی خلیج فارس با ضخامتی حدود 35 متر، سرعت متوسطی حدودm/sec  0.4 و ضریب اصطکاکی حدود 0.783´10-3 تحت زاویه حدود 7.84o نسبت به هم عمق ها به سمت پایین شیب حرکت می کند.

مقدمه: نانوساختارهای نیمرسانا بدلیل کاربردشان در توسعه ابزارهای نوری و الکترونیکی مورد توجه بسیاری قرار گرفته اند. در چنین ساختارهایی طیف الکترونی بصورت مجموعه ای از ترازهای گسسته می باشد. از طرف دیگر ناخالصی دهنده در نقاط کوانتومی خواص ابزارهای کوانتومی را تغییر می دهند.هدف: بررسی تاثیر میدان الکتریکی خارجی بر انرژی بستگی ناخالصی در نقطه کوانتومی کرویروش بررسی: ترازهای انرژی با استفاده از روش وردشی در تقریب جرم موثر و با سد پتانسیل محدود مطالعه شده اند.نتایج: انرژی ناخالصی و انرژی بستگی بر حسب شعاع نقطه کوانتومی محاسبه شده اند. انرژی بستگی با افزایش شعاع نقطه کاهش می یابد. انرژی حالت پایه الکترون، انرژی ناخالصی و انرژی بستگی بهنجار شده بر حسب میدان الکتریکی برای شعاع های مختلف در نقطه کوانتومی محدود محاسبه شده اند.نتیجه گیری: نتایج بیانگر کاهش انرژی با افزایش شدت میدان الکتریکی می باشد. اصل مقاله به صورت متن کامل انگلیسی، در بخش انگلیسی قابل رویت است.

مقدمه: به دلایل خواص فوق العاده دنیای نانو و مسایل اقتصادی، امروزه جهت فن آوری به طرف دنیای ریز ابزارها سوق داده شده است تا بدانجا که ابعاد مدارهای الکترونیکی در حدود چند ده تا چند صد نانو متر کاهش یافته است. به غیر از کاربرد ریز ابزارها در الکترونیک، آزمایشگران علم زیست شناسی نیز به بررسی ریز ساختارهایی در سلول با ابعاد نانو متر می پردازند، در الکترونیک و زیست شناسی ساختارهایی وجود دارد که بسیار شبیه بیلیاردها و موجبرهای الکترومغناطیس هستند ولی ابعاد آنها در حد نانو متر است به همین جهت به آنها موجبرها و بیلیاردهای کوانتومی می گویند.هدف: دراین پژوهش به بررسی بیلیاردها و موجبرهای کوانتومی با سطح مقطع دلخواه می پردازیم.روش بررسی: در این راستا سعی در حل عددی معادله هلمهولتز در سطح مقطع های دو بعدی به روش ترکیب خطی امواج تخت یا روش هلر، در چند نوع بیلیارد همبند و ناهمبند با اشکال منظم و غیر منظم می پردازیم و ویژه مقدارها و ویژه بردارهای این بیلیاردها را محاسبه می کنیم.در آخر تلاش خواهیم کرد با روشی ساده به نوع بیلیارد (آشوبناک یا غیر آشوبناک) در مقیاس کوانتمی پی ببریم.نتایج: این مقاله نشان می دهد که روش هلر، علی رغم سادگی و سرعت بالا، روشی بسیار دقیق برای یافتن ویژه مقدارها و حتی ویژه بردارها می باشد هر چند مقدار محاسبات در مقادیر بالای ویژه مقدار بسیار سنگین می گردد اما با این وجود این روش یک تکنیک محاسباتی قابل قبولی را برای بررسی نانو بیلیاردهای کوانتمی نظیر نقاط کوانتمی در اختیار می گذارد. اصل مقاله به صورت متن کامل انگلیسی، در بخش انگلیسی قابل رویت است.