فهرست مطالب

فصلنامه نانو مقیاس
سال سوم شماره 4 (پیاپی 12، زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1396/01/08
  • تعداد عناوین: 7
|
  • پیام مژگان، محمد حقیقی* صفحه 195
    روش تصفیه فتوکاتالیستی پساب بعنوان یکی از اعضای مهم روش های اکسیداسیون پیشرفته با بازدهی انرژی بالا نقش بسیار مهمی در بین فرآیندهای تصفیه پساب بازی می کند. در این تحقیق سنتز نانوفتوکاتالیست تیتانیا توسط ماده اولیه تیتانیوم IV بوتوکسید انجام شده و سپس تخدیر آن با نیتروژن به منظور بهبود خاصیت فتوکاتالیستی در ناحیه نور مرئی مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور نانوفتوکاتالیست N-TiO2 با ترکیب روش های هیدروترمال و مایکروویو سنتز شد. از آنالیزهای XRD، FESEM، BET، FTIR ،EDX-dot mapping و UV-vis spectroscopy برای تعیین خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و اپتیکی کاتالیست ها استفاده شد. آنالیز XRD سنتز موفقیت آمیز کریستال های TiO2 در فاز آناتاز را تایید کرد. تصاویر FESEM در وهله اول نانو ساختار بودن کاتالیست های سنتز شده را اثبات کرده و همچنین نشان داد که با افزودن نیتروژن، مورفولوژی سطح یکنواخت تر و ریزتر شد. آنالیز تعیین سطح ویژه BET ضمن تایید نتایج حاصل از FESEM، نشان داد که افزودن نیتروژن، بهبود سطح کاتالیست را در پی داشته است. با استفاده از نتایج آنالیز EDX حضور نیتروژن در ساختار تایید شده و این نمونه از یکنواختی بسیار خوبی برخوردار بوده است. همچنین هیچ گونه تجمعی از نیتروژن روی سطح نانوفتوکاتالیست مشاهده نشد. آزمایش های فرایندی نمایشگر عملکرد بهتر برای فتوکاتالیست N-TiO2 در مقایسه با سایر نمونه ها بوده است. نتایج نشان داد که پس از گذشت 140 دقیقه از آزمایش، 90 درصد آلاینده رنگی توسط فتوکاتالیست N-TiO2 حذف شده، درحالی که در همین مدت زمان، فتوکاتالیست TiO2 سنتزشده به همین روش، فقط 52 درصد حذف آلاینده از پساب را نتیجه داد. همچنین به منظور مقایسه بهتر، کاتالیست صنعتی P25 نیز با همان شرایط فرآیندی و مدت زمان برابر مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج این آزمایش نشان داد که تیتانیای سنتز شده به روش هیبریدی هیدروترمال-مایکروویو فعالیت بیشتری نسبت به نمونه صنعتی داشته است، بصورتی که این فتوکاتالیست درصد حذفی درحدود 15 درصد بیشتر از تیتانیای سنتز شده نشان داده است.
    کلیدواژگان: N، Tio2، رول، مایکروویو، اسید اورنژ 7، تصفیه آب
  • هاله کرد حقی، سعید شجاعی*، محمدرضا رضاپور صفحه 205
    در این مقاله نشان خواهیم داد که چگونه مولکول های مختلف را میتوان با استفاده از نانو نوار گرافینی شناسایی کرد. رسانندگی وابستگی شدید به تراز انژری پیشرو و جهت گیری فضایی مولکول ها دارد. با استفاده از این ویژگی، ترابرد الکترونی مولکول هایی که به صورت فیزیکی جذب نانو نوار می شوند را می توان توصیف و محاسبه کرد. نشان خواهیم داد که ترابرد الکترونی برای هر مولکول منحصر به فرد است. زیرا هنگام قرارگیری مولکول روی نانو نوار دره های تیزی در نمودار T-E مشاهده می شود که این دره ها برای مولکول های مختلف متفاوت هستند. در این مقاله جذب فیزیکی سه مولکول اتانول O6H2C ، گوکرد دی اکسید SO2 و 8 بنزن C6H6 روی نانو نوار گرافینی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ترابرد الکترونی، ترانزیستور اثر میدان، نانو نوار گرافینی
  • راضیه شیدایی پور دیزجی، محمد تقی احمدی*، بهار مشگین قلم، مهدی امنیت طلب صفحه 209
    نانوذرات رایج ترین عناصر در فناوری نانو هستند و خواص جالب توجه آنها منجر به کاربردهای بسیار متنوع آنها در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی ، الکترونیک و کشاورزی شده است. از بین نانو ذرات مختلف میتوان به نانولوله های کربنی و نانوذرات طلا اشاره کرد که به علت خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردشان، ازجمله نسبت سطح به حجم بالا، کاربردهای مختلفی در زیست حسگرها را بر عهده دارند. دراین مقاله از نانو ذرات کربنی که به روش تخلیه قوس الکتریکی بین دو الکترود فلزی رشد داده شده اند برای تشخیص الکترو شیمیایی DNA گیاهی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: حسگر، حسگر زیستی DNA گیاهی، نانو ذارت کربنی
  • مرتضی افشار، علیرضا بدیعی*، حامد اسکندرلو صفحه 217
    نانو بلور های استرانسیوم هگزافریت به وسیله روش سل-ژل خود احتراقی و کلسینه شدن در دمای900 °C به مدت 1 ساعت در نسبت های مولی متفاوت از کاهنده/اکسنده تهیه شدند. خواص ساختاری نانو ذرات استرانسیوم هگزافریت به وسیله پراش پرتو ایکس XRD و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM مطالعه شد. نتایج نشان دادند که اندازه ذرات پودر به دست آمده حدود 50-80 nm است. فعالیت فوتوکاتالیستی استرانسیوم هگزافریت مغناطیسی تحت تابش نور ماورابنفش با استفاده از متیلن بلو به عنوان یک ترکیب مدل برای آلاینده های آلی مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین بازده تخریب 54در نسبت کاهنده/اکسنده برابر با 0.8 به دست آمد. به دلیل میزان مغناطش بالا، نانو ذرات استرانسیوم هگزافریت پس از واکنش به سادگی با اعمال یک میدان مغناطیسی با قدرت کم از محیط جدا شدند.
    کلیدواژگان: استرانسیوم هگزافریت، سل، ژل خود احتراقی، فوتوکاتالیست مغناطیسی، متیلن بلو
  • محمد مردانی*، حسن ربانی، محمود برزویی صفحه 223
    در این مقاله در رهیافت بستگی قوی و همچنین تقریب نزدیک ترین همسایه به بررسی رسانش الکترونی نانو نوارهای گرافین دسته صندلی و زیگزاگ تک نواری تخت و خمیده ی متصل به دو هادی فلزی در حضور و غیاب میدان مغناطیسی می پردازیم. برای مورد دسته صندلی با استفاده از روش باز بهنجارش، هامیلتونی هر حلقه بنزنی شامل شار مغناطیسی عبوری را به هامیلتونی موثر یک مولکول دو اتمی تقلیل می دهیم. همچنین میدان مغناطیسی را با وارد کردن ضرایب فاز وابسته به شار در انرژی های پرش الکترون پیوندهای مربوطه در مسئله لحاظ می کنیم و بالاخره محاسبات عددی مربوط به رسانندگی الکترونی را با استفاده از روش تابع گرین در رهیافت لانداور انجام می دهیم. نتایج نشان می دهد که اعمال میدان مغناطیسی گاف های جدیدی در طیف رسانش نانو نوار دسته صندلی ایجاد کرده که پهنای آنها به میزان خمیدگی نانو نوار وابسته است. همچنین مقدار رسانش در ناحیه ی گاف مرکزی برای مورد دسته صندلی حساسیت بیشتری نسبت مورد زیگزاگ به مقدار خمیدگی و میدان مغناطیسی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بستگی قوی، آهارانوف، بوهم، نانو نوار، خمیدگی
  • امیر خدامحمدی*، حبیب خوش سیما، وحید فلاحی، هادی صمدزاده صفحه 231
    در این مقاله، یک موجبر بلور نوری در زمینه سیلیکون بر روی عایق SOI با شبکه مثلثی از حفره های دایروی هوا جهت انتشار نور کند مورد مطالعه قرار گرفته است. با تزریق سیال نوری با ضرایب شکستn_1 و n_2 در دو ردیف مجاور موجبر و همچنین تغییر پهنای موجبر، ویژگی های نور کند حاصل شده در این موجبر از قبیل حاصل ضرب تاخیر در پهنای باند نرمالیزه شده NDBP، ضریب شکست گروه و پاشندگی سرعت گروه GVD به طور همزمان بهینه می شوند. با استفاده از تغییر ضرایب شکست در دو ردیف اول، مقادیر مناسب NDBP از 187/0 تا 377/0 در گستره طول موجی 12 تا 32 نانومتر و با تغییر پهنای موجبر ضریب گروه بزرگ 49/33n_g و سرعت گروه پایین c/n_g حاصل شده است. این نتایج با استفاده از روش شبیه سازی بسط موج تخت سه بعدی بدست آمده اند.
    کلیدواژگان: سیال فوتونی، موجبر بلور فوتونی، پاشندگی، نور کند
  • مسعود لازمی، اصغر عسگری* صفحه 243
    خورشید نور فرابنفش، مرئی و مادون قرمز را گسیل می کند، اما سلول های خورشیدی سیلیکونی به صورت عمده نور مرئی را جذب می کنند. استفاده از نقاط کوانتومی روشی برای افزایش بازده تبدیل توان سلول های خورشیدی است. نقاط کوانتومی CdSe نور فرابنفش را جذب و نور مرئی را گسیل می کنند، بنابراین فوتون های پرانرژی تبدیل به فوتون های کم انرژی میشوند. در این مقاله با استفاده از روش FDTD مشخصه های یک سلول خورشیدی نقطه کوانتومی را شبیه سازی کردیم. به کار بردن نقاط کوانتومی CdSe بازتاب سطحی را کاهش و چگالی جریان مدار-کوتاه و نرخ تولید را افزایش داد. افزایش بازده تبدیل توان در مقایسه با سلول خورشیدی بدون نقطه کوانتومی 23،88 بدست آمد.
    کلیدواژگان: بازده تبدیل توان، روش FDTD، سلول خورشیدی سیلیکونی، نقاط کوانتومی CdSe
|
  • P. Margan, M. Haghighi* Page 195
    Photocatalytic wastewater treatment as an important member of advanced oxidation processes with a high energy efficiency plays important role in wastewater treatment. This method is known as an energy efficient method because of solar light utilization availability. In this work, TiO2 nanophotocatalyst has been synthesized using titanium (IV) butoxide as a Ti precursor. Then, the nitrogen doping was considered to activate the photocatalytic ability in the visible part of the light spectrum. N-TiO2 nanophotocatalysts were synthesized using a hybrid method of hydrothermalmicrowave. The analyses of XRD, FESEM, BET, EDX and UV-vis spectroscopy were carried out to evaluate the physicochemical and optical properties of the catalysts. The XRD analysis has confirmed the successful synthesis of the TiO2 with anatase crystalline phase. FESEM images have confirmed the nano-sized structure of the catalysts. The BET surface area coincided the FESEM results by representation of surface area enhancement after doping with nitrogen. EDX has verified the presence of nitrogen in the sample and demonstrated uniform dispersion and no agglomeration of Nitrogen presented on the catalyst surface. The photocatalytic degradation of dye from the synthetic wastewater was carried out resulting the highest photocatalytic activity for N-TiO2 in comparison to undoped samples. The experiment resulted 90 percent of degradation after 140 min while undoped TiO2 represented just 52 percent of degradation. Also, to have a better comparison, the industrial photocatalyst P25 was used in the same experiment time and operational conditions. The results depicted higher photocatalytic activity for hydrothermal-microwave synthesis of TiO2 compared to industrial TiO2 with 15 percent higher degradation.
    Keywords: N-TiO2 Nanophotocatalyst, Microwave-Assisted Hydrothermal, Acid Orange 7, Water Treatment
  • H. Kordhaghi, S. Shojaei *, M. R. Rezapour Page 205
    In this article we will show how different molecules can be identified by the use of graphene nanoribbon. Conductance depend on frontier energy level and spatial orientation of molecules. With this feature, electron transport through molecules that are physically attracted to nanoribbon can be described and calculated. We show that electron transport is unique to each molecule. Because when a molecule attach on graphene nanoribbon sharp dips in T-E graph appears that these dips are different for each molecule. In this paper, physical adsorption of three molecules like ethanol (C2H6O), sulfur dioxide (SO2) and benzene (C6H6) has been studied on graphene nanoribbon.
    Keywords: Electron transport, field effect transistors, armchair graphene-nanoribbon
  • R. Sheydaei Pour Dizaji, M. Taghi Ahmadi *, B. Meshginqalam, M. Amniattalab Page 209
    Nanoparticles as a common material have been used in nanotechnology and their interesting properties lead to variety of applications in the technological areas such as chemical industry, medical science, electronics and agriculture. Carbon nanotubes and gold nanoparticles have been focused among the different nanoparticles due to their unique physical and chemical features such as high surface to volume ratio which cause them to have various analytical applications in Biosensors. In this paper, carbon nanoparticles are grown between two metallic electrodes by using pulsed arc discharge method then are used to electro-chemical detection of vegetal DNA.
    Keywords: Carbon Nano particle, Vegetal DNA biosensor, Sensor
  • M. Afshar, A. Badiei *, H. Eskandarloo Page 217
    Strontium hexaferrite nanocrystallites were prepared by the sol–gel autocombustion method followed by calcination at 900 °C for 1h under different molar ratios of reductant/oxidant. The structural properties of strontium hexaferrite nanoparticles were studied by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the particle size of the resultant powder was about 50-80 nm. The photocatalytic activity of magnetic strontium hexaferrite under UV light was evaluated using Methylene blue (MB) as a model compound for organic contaminants. The maximum degradation efficiency (46%) was achieved at molar ratio of reductant/oxidizer 0.8. Reasonably high values of magnetization, the strontium hexaferrite nanoparticles could be easily separated from the environment by using a low strength magnetic field after the reaction.
    Keywords: Strontium hexaferrite, sol–gel autocombustion, magnetic photocatalyst, methylene blue
  • M. Mardaani *, H. Rabani, M. Borzouei Page 223
    In this paper, we study the electronic conductance of the flat and bent armchair and zigzag graphene nanoribbons in the presence and absence of an external magnetic field within the nearest neighbor tight-binding approach. For the armchair case, we reduce the Hamiltonian of each benzene ring including the treated magnetic flux to the Hamiltonian of a two atomic molecule by using the renormalization method. Also, consider the effect of magnetic field by inserting the flux dependent phase coefficients in the corresponding hopping energies in the problem. Finally, we perform the numerical calculations related to the transmission coefficient by the means of the Green’s function technique within the Landauer approach. The results show that the applying an external magnetic field on the armchair nanoribbon creates some extra gaps in the conductance spectra. The widths of these gaps depend on the amount of nanoribbon bending. Furthermore, the value of conductance in the central gap for armchair case is more sensitive on the bending and magnetic field amounts with respect to zigzag case.
    Keywords: Tight-binding, Aharonov-Bohm, nanoribbon, bending
  • A. Khodamohammadi *, H. Khoshsima, V. Fallahi, H. Samadzade Page 231
    In this paper a silicon on insulator (SOI) photonic crystal waveguide with a triangular lattice of circular air holes for propagation of slow light has been investigated. The characteristics of the waveguide such as the normalized delay-bandwidth (NDBP), group index, and group velocity dispersion (GVD) have been simultaneously optimized by changing the waveguide width and infiltrating optical fluids in the first two rows of the air holes adjacent to the waveguide with different refractive indices n_1 and n_2. An improved NDBP ranged from 0.187 to 0.377 is obtained through changing the refractive indices of the two first rows. The high group index n_g=33.49 and low group velocity c/n_g through changing the width of PCW is obtained. These results are obtained by numerical simulation based on threedimensional plane wave expansion method.
    Keywords: Optical fluid, Photonic crystal waveguide, Dispersion designing, Slow light
  • M. Lazemi, A. Asgari * Page 243
    The sun emits ultraviolet (UV), visible and infrared light, however siliconbased solar cells mainly absorb visible light. The employing of the quantum dots (QDs) is a way to increasing the efficiency of the solar cells. CdSe QDs absorb UV light and emit visible light, thus high-energy photons are converting to low-energy photons. In this paper, we simulated the characteristics of a quantum dot solar cell by means of FDTD method. The employing of the CdSe QDs reduced the surface reflectance and enhanced short-circuit current density and generation rate. The enhancement of PCE is 23.88% comparing to solar cell without QDs.
    Keywords: Power Conversion Efficiency, FDTD Method, Silicon Solar Cell, CdSe.Quantum Dots