فهرست مطالب

پژوهش فیزیک ایران - سال هفدهم شماره 3 (تابستان 1396)

مجله پژوهش فیزیک ایران
سال هفدهم شماره 3 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/16
  • تعداد عناوین: 17
|
  • لیدا احمدخانی*، ربابه عباسی صفحات 337-343
    سلول های خورشیدی هیبریدی مواد آلی / معدنی با هدف تولید سلول های خورشیدی آلی (OPV) کم هزینه و همچنین به دست آوردن مزایای دیگر، از جمله تنظیم طیف جذبی، با استفاده از اجزای معدنی، بیشتر مورد توجه می باشند. زیرا، سلول های خورشیدی هیبریدی، پتانسیل لازم برای دستیابی به بازده تبدیل توان بالا (PCE) را دارند، اما بازده به دست آمده در حال حاضر کم می باشد. برای افزایش تبدیل توان از مواد معدنی به عنوان پذیرنده الکترون در سلول های خورشیدی هیبریدی استفاده می شود، مخصوصا ساختار الکترونیکی، در عملکرد دستگاه بسیار مهم می باشد.
    بنابراین در این مقاله، نانومیله اکسید روی با استفاده از استات روی دی هیدراته و پلی وینیل پیرولیدون (PVP) به عنوان ماده پیش ساز و پایدارکننده، سنتز شد. پودر حاصله در معرض هوا، در 600 درجه سانتی گراد به مدت 1 ساعت کلسینه شد و با استفاده از طیف های پراش پرتوی ایکس، TEM و SEM مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، بعد از سنتز نانومیله اکسید روی و استفاده آن به عنوان بافر در سلول های خورشیدی پلیمری معکوس، باعث شد عملکرد دستگاه بهبود یابد؛ متوسط کارایی دستگاه، از جمله ولتاژ مدار باز، چگالی جریان اتصال کوتاه، عامل پرشدگی، و بازده تبدیل توان های اندازه گیری شده برای این سلول به ترتیب برابر با 60/0 ولت، 70/8 میلی آمپر برسانتی مترمربع، 58/0 و 01/3% می باشد. نتایج نشان می دهد که ساختار نانومیله اکسید روی به طور موثری به عنوان انتقال دهنده الکترون برای سلول های خورشیدی پلیمری معکوس، به کار گرفته شود
    کلیدواژگان: اکسید روی، نانومیله، سل، ژل، سلول خورشیدی پلیمری، فتوولتاییک آلی-معدنی
  • رضا باقری، فریده شجاعی* صفحات 345-355
    در کار حاضر عناصر ماتریس گذار، سطح مقطع دیفرانسیلی و کل پراکندگی مربوط به تشکیل پوزیترونیوم در برخورد پوزیترون با اتم هیدروژن و همچنین تشکیل هیدروژن در برخورد پوزیترونیوم با یون اتم هیدروژن، در کانال انتقال بار توسط روش جفت شدگی نزدیک دو مرکزی تا تقریب مرتبه اول محاسبه شده اند. مسئله به صورت سه جسمی و پرتابه توسط موج تخت در نظر گرفته شده همچنین حالات هیدروژن و پوزیترونیوم پایه فرض شده است. در مسئله پراکندگی پوزیترون توسط اتم هیدروژن نمودار سطح مقطع دیفرانسیلی بر حسب انرژی در دامنه keV10-eV50 ترسیم شده و قله توماس در این دامنه به خوبی قابل تشخیص است، در نهایت سطح مقطع کل پراکندگی مربوط به هر دو مسئله پوزیترون- هیدروژن و پوزیترونیوم- یون هیدروژن، بر حسب انرژی های مختلف ترسیم و با سایر روش های مربوط به کانال انتقال بار مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: جفت شدگی دو مرکزی، ربایش الکترون، قله توماس، ماتریس گذار، سطح مقطع پراکندگی
  • سید سلمان سید افقهی، مجتبی جعفریان* صفحات 358-363
    در این پژوهش نمونه های هگزافریت باریم با ترکیب (X=Ti،Ce،Sn) 19O8/10Fe3/0X3/0Zr6/0BaZn به روش فعال سازی مکانیکی سنتز و به وسیله آنالیزهای حرارتی همزمان (STA)، پراش پرتوی ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و مغناطیس سنج نمونه مرتعش (VSM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. تمامی نمونه های سنتز شده به صورت تقریبا تک فاز و با میانگین اندازه ذرات در حدود nm 450 و nm 250 به ترتیب برای نمونه آلایش نشده و آلایش شده بودند. تغییرات قابل توجهی در خواص مغناطیسی هگزافریت باریم در اثر جانشینی یون های آهن مشاهده شد. طبق نتایج بیشترین میزان مغناطش اشباع (emu/g 1/33) و کمترین نیروی پسماندزدا (Oe 14/18) مربوط به ترتیب مربوط به نمونه با ترکیب 19O8/10Fe3/0Ti3/0Zr6/0BaZn و 19O8/10Fe3/0Sn3/0Zr6/0BaZn بود.
    کلیدواژگان: هگزافریت باریم، فعال سازی مکانیکی، ریزساختار، خواص مغناطیسی
  • محسن نژاد اصغر* صفحات 365-370
    امواج ضربه ای، در مهندسی هوا و فضا و همچنین در محیط های میان ستاره ای به وفور مشاهده می گردند. اگر سرمایش گاز پساضربه سریع اتفاق بیافتد، چگالی آن می تواند خیلی زیاد شده و لذا اثرات غیرایده آل بودن معادله حالت گاز، دارای اهمیت شود. در این مقاله، تاثیر مقیاس زمان سرمایش و غیرایده آل بودن گاز در امواج ضربه ای سرمایشی را مورد مطالعه قرار دادیم. با تقریب رانکین- هوگونیت، نسبت چگالی محیط پساضربه به چگالی گاز پیش ضربه را بر حسب مقادیر مختلف سه پارامتر (1) عدد ماخ، (2) اهمیت غیرایده آل بودن و (3) اهمیت مقیاس زمان سرمایش، به دست آوردیم. نتایج نشان می دهند که در نظر گرفتن سرمایش گاز پساضربه، با مقیاس های زمانی کمتر، می تواند موجب چگال تر شدن محیط پساضربه شده و در نظر گرفتن غیرایده آل بوده گاز، موجب رقیق تر شدن آن می گردد.
    کلیدواژگان: امواج ضربه ای، گاز غیر ایده آل، آهنگ سرمایش گاز، دینامیک شاره ها، محیط میان ستاره ای
  • رضا بیرامی*، مهدی شایگان منش صفحات 371-385
    در این مقاله کیفیت پرتویی لیزر قرص در تشدیدگر ناپایدار به صورت عددی و در دو حالت محاسبه شده است. در حالت اول اثر حرارتی در نظر گرفته نشده است و با استفاده از روابط باریکه تعمیم یافته کمیت های پهنای باریکه، واگرایی زاویه ای، شعاع انحنای جبه موج و در نهایت ضریب کیفیت پرتوی لیزر قرص محاسبه شده است. این محاسبات نحوه وابستگی کیفیت پرتو به کمیت بزرگ نمایی را در لیزر قرص نشان می دهند. در حالت دوم اثرات حرارتی در نظر گرفته شده است. در این حالت نیز با استفاده از روابط تحلیلی توزیع دمای بلور و عوامل ایجاد کننده OPD، ضریب کیفیت پرتوی لیزر قرص نازک به صورت عددی محاسبه شده است. وقتی که اثر حرارتی در نظر گرفته می شود، محاسبات نشان می دهند کیفیت لیزر قرص نازک نسبت به حالتی که اثر حرارتی در نظر گرفته نشده بود، بدتر شده است و توان خروجی نیز به شدت کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: ضریب کیفیت پرتو، تشدیدگر ناپایدار، لیزر قرص نازک، روابط تعمیم یافته، OPD
  • مهین اشراقی* صفحات 387-396
    در این پژوهش نانوذرات فریت نیکل- کادمیوم با فرمول Ni0/3Cd0/7Fe2O4 به روش سل- ژل خود احتراقی ساخته شد. به منظور بررسی اثر اندازه ذرات بر ویژگی های فیزیکی، پودرهای ساخته شده در دماهای 350، 400، 450 و 500 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت بازپخت شده و ویژگی های ساختاری، مورفولوژیکی و مغناطیسی آنها با آنالیز پراش پرتوی ایکس، میکروسکوپالکترونی روبشی، مغناطش سنج نمونه ارتعاشی و پذیرفتاری مغناطیسی متناوب مورد مطالعه قرار گرفتند. آنالیز پراش پرتوی ایکس بر روی نمونه ها نشان داد که نمونه های ساخته شده ساختار اسپینلی دارند و اندازه بلورک ها با استفاده از معادله شرر بین 17- 35 نانومتر برآورد شد که با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز هم خوانی داشت. نتایج اندازه گیری مغناطش نشان داد که با افزایش اندازه ذرات، مغناطش و میدان وادارندگی افزایش می یابد. با استفاده از اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی متناوب از نمونه ها و آنالیز آنها به کمک سه مدل نیل- براون، وگل- فالچر و توان دینامیکی بحرانی نشان داده شد که نمونه های بازپخت شده در دماهای 350 و 400 درجه سانتی گراد در دمای اتاق رفتار ابرپارامغناطیس و در دماهای پایین رفتار شیشه ابراسپینی دارند.
    کلیدواژگان: نانوذرات، فریت، ابرپارامغناطیس، ابرشیشه اسپین
  • مهدی افشار *، حسین دوستی صفحات 397-409
    در چارچوب نظریه تابعی چگالی نسبیتی و با استفاده از روش پتانسیل کامل و پایه های جایگزیده در طرح ساختار نواری که در کد محاسباتی FPLO طراحی شده است، خواص مغناطیسی تک اتم های فلزات واسط 3d (Sc، Ti، V، Cr، Mn، Fe، Co، Ni) افزوده شده در سطح نیترید بور شش گوشی دوبعدی بررسی شده اند. در این مطالعه انرژی پیوندی بین این اتم ها و زیر سطح، مغناطش اسپینی، مغناطش مداری، و انرژی برهم کنش ناشی از جفت شدگی اسپین- مدار برآورد شده اند. همچنین نتایج مغناطش مداری و انرژی جفت شدگی اسپین- مدار نشان می دهند که برخی از ساختارهای فلزات واسط افروده شده در سطح نیترید بور دارای مغناطش مداری و انرژی برهم کنش ناشی از جفت شدگی اسپین- مدار بزرگی بوده و احتمالا می توانند دارای مقادیر بزرگ انرژی ناهمسانگردی مغناطیسی باشند.
    کلیدواژگان: نظریه ی تابعی چگالی، فلزات واسط، بورون نیتراید دو بعدی، مغناطش اسپینی، مغناطش مداری، اسپین-مدار
  • مرضیه قوهستانی، علی عرب *، حسین صادقی صفحات 411-419
    در کار حاضر برخی خواص فیزیکی دو تک بلور KTP و RTP مورد بررسی قرارگرفته است. اثر جانشانی روبیدیم بر خواص ساختاری، الکترونی و اپتیکی KTP بررسی شده است. محاسبات با استفاده از امواج تخت بهبودیافته خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریه تابعی چگالی انجام گرفته است. خواص ساختاری با استفاده از تابعی های تبادلی- همبستگی متفاوت LDA، PBE، WC و PBEsol محاسبه شده است. همچنین برای محاسبه مقدار انرژی گاف تقریب PBEsol و جهت محاسبه دقیق تر، تقریب mBJ به کار گرفته شده است. پدیده شبه وارونی دو بلور بررسی و مقادیر آن برای هر دو بلور با استفاده از نرم افزار محاسبه شده است. اثر جانشانی روبیدیم بر شبه تقارن KTP و همچنین ارتباط این کمیت با خواص اپتیکی غیرخطی مورد بحث قرار گرفته است. ضرایب اپتیکی از جمله ضریب شکست، مقادیر دوشکستی و ضرایب جذب با استفاده از تابع دی الکتریک محاسبه گردیده، درباره وجود ناهمسانگردی در هر دو بلور بحث و نتایج مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، پتاسیم تیتانیل فسفات، روبیدیم تیتانیل فسفات، خواص ساختاری، شبه وارونگی، تابع دی الکتریک
  • باقر اصلی بیکی*، پرویز کاملی صفحات 421-431
    در این تحقیق به بررسی ویژگی های مغناطیسی نانوذرات فریت 4O2MnFe ساخته شده به دو روش متفاوت پرداخته شده است. در روش اول، نانوذرات فریت منگنز به روش تجزیه حرارتی و با حرارت دادن نیترات های فلزی ساخته شدند. و در روش دوم نانوذرات به روش حلال گرمایی با استفاده از تری اتیلن گلیکول (TEG) تهیه شدند. نانوذرات سنتز شده با روش های مختلفی مشخصه یابی شدند. این روش ها شامل اندازه گیری الگوی پراش پرتوی ایکس، طیف فروسرخ، تهیه عکس های میکروسکوپ الکترونی عبوری و همچنین اندازه گیری منحنی های پذیرفتاری مغناطیسی در بسامد های مختلف و پسماند مغناطیسی در دمای 300 و 5 کلوین می باشد. نتایج منحنی حلقه پسماند، مغناطش و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه ها بیانگر نقش موثر حلال TEG روی بهبود ویژگی های مغناطیسی نانوذرات فریت می باشد. این آزمایش ها نشان می دهد که در دمای 300 کلوین، مغناطش اشباع نمونه ساخته شده به روش حلال گرمایی 46 درصد بیشتر از نمونه ساخته شده به روش تجزیه حرارتی است. این اختلاف در دمای 5 کلوین، به 60 درصد رسید. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی و منحنی های مغناطش در دو مد سردسازی با اعمال میدان (FC) و بدون اعمال میدان (ZFC) نشان داد که نانوذرات ساخته شده به روش حلال گرمایی دارای ویژگی ابرپارامغناطیسی بوده و با کاهش دما به حالت قفل شده می روند. در حالی که نمونه ساخته شده به روش تجزیه حرارتی دارای برهم کنش های قوی بین ذره ای بوده و در دماهای پایین رفتار شیشه ابراسپینی از خود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: نانوذرات فریت، MnFe2O4، پوشش دهی پلیمری، ابرپارامغناطیس، شیشه ابر اسپینی
  • رضا فتحی*، حکیمه پیشکوی صفحات 433-442
    در کار حاضر محاسبه سطح مقطع جزئی و کل برای تولید اتم پادهیدروژن در حالت پایه و چند حالت برانگیخته، توسط بازچینی های مختلف هامیلتونی و با استفاده از پتانسیل های برهم کنشی الکترونی و الکترون- پادپروتون، به عنوان تقریب های بورن موج تخت و بورن موج واپیچیده کولنی در محدوده انرژی های میانی و بالا انجام شده است. در این محاسبات اتم پوزیترونیوم در حالت پایه در نظر گرفته شده و تشکیل اتم پادهیدروژن در حالت پایه و حالت های برانگیخته2p 2s AWT IMAGE مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده به صورت سطح مقطع جزئی و کل با داده های تجربی و نظریه های مختلف در دسترس مقایسه شده است. محاسبات نشان می دهند که تقریب بورن موج تخت در کانال بازآرایی بار برخلاف کانال تهییج به نتایج بهتری در مقایسه با تقریب بورن موج واپیچیده کولنی منجر خواهد شد.
    کلیدواژگان: پاد هیدروژن، پوزیترونیوم، سطح مقطع جزئی، تابع موج کولنی
  • امید غفارپسند*، محسن محبی نژاد صفحات 443-456
    در این پژوهش، پدیده همرفت دوپخشی ترکیبی ناپایا در کاواک های مربعی با یک و دو دیواره متحرک با کمک الگوریتم عددی سیمپل مطالعه و با هم مقایسه شدند. دماها و غلظت های جرمی یکنواخت اما متفاوت روی دیواره های افقی کاواک های یاد شده فرض شدند. شاره مورد نظر (هوا) تراکم ناپذیر و نیوتنی فرض شد. در گام اول روش عددی مورد استفاده با کمک نتایج عددی پژوهش های پیشین اعتبارآزمایی گردید. سپس شبیه سازی ها برای بازه ای تقریبا گسترده از عدد ریچاردسون اجرا شد تا مطالعه همه رژیم های همرفت ممکن باشد. نتایج شبیه سازی های عددی نشان داد انتقال گرما و جرم همرفتی با افزایش عدد ریچاردسون کاهش می یابد. همچنین مد رسانشی انتقال گرما در سراسر کاواک با افزایش عدد ریچاردسون زیاد می شود به طوری که هردو کاواک در رژیم همرفت آزاد در حالتی شبه رسانشی قرار دارند. علاوه بر این مشاهده شد حرکت هم زمان اما در سوی مخالف دیواره ها سبب افزایش سهم نیروهای مکانیکی در کاواک های با دو دیواره متحرک و در پی آن افزایش گرمای همرفتی منتقل شده در ایشان نسبت به کاواک های با یک دیواره متحرک می شود. با مطالعه نمایه سرعت ها نیز معلوم شد که افزایش عدد ریچاردسون سبب افت شتاب گیری شاره به ویژه در نزدیکی دیواره افقی پایینی می گردد. مطالعه آنتروپی و انرژی هردو سامانه نشان داد که هردوی ایشان با زیاد شدن عدد ریچاردسون کم می شوند و شاره در کاواک های با دو دیواره متحرک آنتروپی و انرژی بیشتری دارد.
    کلیدواژگان: همرفت دوپخشی، پخش، رسانش، انتقال گرما و جرم، آنتروپی
  • محمدتقی آصف پور، پیمان صاحب سرا * صفحات 457-463
    در این مقاله با استفاده از رهیافت تابع گرین، ترابرد را در یک دیود تونل زنی تشدیدی دوقطبی را در نظریه میکروسکوپی بررسی نموده ایم. برای این منظور با در نظر گرفتن هامیلتونی قسمت های مختلف دستگاه فوتوولتایی p-i-n به تفصیل، تابع گرین تک ذره ای الکترون ها و حفره ها را در تقریب تنگابست محاسبه کرده و سپس با استفاده از این تابع گرین محاسبه شده، چگالی موضعی حالت ها و چگالی جریان را به دست آورده ایم. نتایج نشان دهنده یک رفتار غیراهمی بوده و بیانگر یک مقاومت منفی در دیودهای تشدیدی تونل زنی است. علاوه بر این نتایج نشان می دهند که وجود یک میدان الکتریکی طولی منجر به این می شود که چگالی محلی حالت ها متناسب با پتانسیل اعمال شده تغییر نماید. علاوه بر این وارد نمودن نقاط کوانتومی باعث می شود که مقاومت دیفرانسیلی منفی ناشی از پدیده تونل زنی تشدیدی در دستگاه مشاهده شود. از نتایج محاسبات بر روی این دیودها می توان در محاسبه جریان تاریک سلول های خورشیدی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: دیود تونل زنی تشدیدی، تابع گرین، نقطه کوانتومی، ترابرد، چگالی موضعی حالت ها
  • علی اصغر شکری *، الهه یزدی صفحات 465-472
    در سال های اخیر، به دلیل ویژگی های ترابرد الکترونی نانوساختارهای مبتنی بر نانو لوله کربنی، توجه زیادی را جهت طراحی ادوات الکترونیکی در حوزه نانو به خود جلب کرده است. نانو لوله های کربنی در سه نوع زیگزاگ، دسته صندلی و کایرال (نامتقارن) وجود دارند. از آنجایی که نوع دسته صندلی رسانا هستند از ترکیب آن با یک فلز مانند فلز روی می توان وسایل متنوعی به دست آورد که کاربردهای متمایزی دارند. از این جهت ما اتصالات مختلف لایه های حلقوی روی با تعداد اتم های 10، 20 و 30 به ترتیب در دستگاه های -A10A-Zn، -A20A-Zn و –A30A-Zn که در آن دسته صندلی را برمی گزینیم. محاسبات ما مبتنی بر تابع گرین غیرتعادلی با تقریب تنگ بست در نزدیک ترین همسایگی در چارچوب نظریه لاندائور می باشد. نتایج عددی ما پیشگویی می کند که قادریم وسایلی با عملکرد مختلف مانند رسانای سیم گونه کوانتومی، مقاومت دیفرانسیلی منفی و متغیرساز و همچنین یک سوکنندگی طراحی کنیم. این نتایج ممکن است در طراحی ادوات الکترونیک در مقیاس نانومتری مفید باشد
    کلیدواژگان: ترابرد الکتریکی، نانولوله کربنی، لایه های حلقوی روی، تابع گرین غیرتعادلی، تقریب تنگ بست
  • محمود بهمن آبادی* صفحات 473-484
    آرایه البرز 1 شامل 20 آشکارساز سوسوزن هر یک با مساحت سطح m2 25/0 روی سطحی با مساحت m2 40×40 برای مطالعه بهمن های هوایی گسترده در حوالی زانوی طیف پرتوهای کی هانی در دانشگاه صنعتی شریف راه اندازی خواهد شد. برای پیدا کردن عملکرد این آرایه، تعداد زیادی بهمن هوایی با کد CORSIKA شبیه سازی شده است. در این مقاله، نتایج نظری به دست آمده از چیدمان های مختلف برای آرایه و شرط های راه اندازی مختلف توصیف می شود. با استفاده از شبیه سازی بهمن های هوایی نرخ رخدادهای آشکار شده در روز و تابع های احتمال راه اندازی، یعنی احتمال این که یک بهمن هوایی آرایه مورد نظر را راه اندازی کند را بر حسب فاصله هسته بهمن تا مرکز آرایه ارائه می دهیم. انرژی ذره اولیه مولد بهمن هوایی بالای TeV 1 و برای زاویه های سرسویی تا °60 است. همچنین تفکیک زاویه ای البرز 1 به دست آورده می شود. برای بررسی تجربی این آرایه، زیرآرایه البرز 1 شامل پنج آشکارساز سوسوزن با چیدمان پنج ضلعی منتظم، مشابه خوشه مرکزی آرایه البرز 1، از بهمن ماه سال 92 به مدت 14 ماه در طبقه چهارم دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف داده گیری کرد. در این مقاله تابع توزیع زاویه سرسویی بهمن های هوایی گسترده که توسط این زیرآرایه ثبت شده اند نیز ارائه می شود
    کلیدواژگان: بهمن های هوایی گسترده، آرایه ی آشکارسازهای سوسوزن، احتمال راه اندازی، تفکیک زاویه ای
  • حسنیه خاتمی، الهام مومیوند، بابک عبداللهی پور، رامین محمدخانی* صفحات 485-489
    ما رسانایی تونلی اتصال گرافینی نرمال- عایق- ابررسانا با ساختار کاربینو را مورد مطالعه قرار می دهیم. با حل معادله دیراک- بوگولیوبوف- دژن در نواحی مختلف اتصال و به کار بردن نظریه پراکندگی ضرایب بازتاب معمولی و اندریو برای اتصال به دست می آیند. با کمک فرمول بلوندر- تینخام- کلاپویک رسانایی تونلی اتصال به شکل تابعی از شدت سد پتانسیل ناحیه عایق محاسبه می شود. نتایج به دست آمده نشان می دهند که رسانایی تونلی این اتصال مانند اتصال مشابه تخت به صورت تابعی از شدت سد پتانسیل نوسان می کند. رسانایی تونلی در نقاط تشدیدی که نسبت به اتصال تخت به اندازه 2/p اختلاف فاز دارند بیشینه می شود.
    کلیدواژگان: گرافین، رسانایی تونلی، ابررسانا، قرص کاربینو، بازتاب اندریو، سد پتانسیل باریک
  • جمال داودی*، رقیه یوسفی صفحات 491-497
    هدف از این کار پژوهشی مطالعه فرآیند ذوب نانولوله های بورنیترید با سه نوع ساختار زیگزاگ، دسته صندلی و پیچشی و بررسی تاثیر شعاع این سه نوع نانولوله بر نقطه ذوب آنها می باشد. برای انجام این پژوهش از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی بر اساس پتانسیل شبه ترسف در هنگرد هم دما- هم فشار (NPT) استفاده شده است. دما و فشار دستگاه به ترتیب با استفاده از ترموستات نوز- هوفر و باروستات برنسن کنترل شده و شرایط مرزی دوره ای نیز در امتداد محور نانولوله اعمال شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که دمای ذوب نانولوله بورنیترید به شعاع نانولوله ها وابستگی غیرخطی داشته و با افزایش شعاع، افزایش می یابد البته این وابستگی دمای ذوب به شعاع برای سه نوع نانولوله زیگزاگ، دسته صندلی و پیچشی متفاوت بوده و برای هر نوع ساختار نانولوله یک تابع برای بیان وابستگی دمای ذوب به شعاع ارائه شده است. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد دمای ذوب نانولوله ها در شعاع های بزرگ به یک مقدار ثابت میل می کنند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، دمای ذوب، نانولوله بورنیترید، پتانسیل شبه ترسف
  • فرزانه آهنگرانی فراهانی، مازیار مرندی* صفحات 499-507
    در این مقاله از نقاط کوانتومی CdS و PbS به عنوان حساس کننده در سلول های خورشیدی نانوساختاری مبتنی بر TiO2 استفاده شده است. نقاط کوانتومی PbS با شکاف انرژی در حدود 41/0 الکترون ولت تقریبا تمام گستره انرژی خورشید را می پوشاند، به همین دلیل استفاده از این نانوذرات در سلول خورشیدی حساس شده با نقاط کوانتومی CdS باعث افزایش جذب نور خورشید می شود. نانوذرات TiO2 تهیه شده به روش گرمایی به عنوان فوتوآند بر سطح زیرلایه شیشه/هادی شفاف جایگذاری می گردند. به منظور حساس سازی فوتوآند، نقاط کوانتومی PbS به روش جذب متوالی لایه های یونی و انجام واکنش (سیلار) بر سطح فوتوآند رشد داده می شوند. سپس نقاط کوانتومی CdS نیز به روش سیلار بر سطح فوتوآند رشد داده می شوند. نتایج نشان داد که سلول خورشیدی تهیه شده با حساس سازی فوتوآند با نقاط کوانتومی CdS در طی 6 دوره لایه نشانی، نقاط کوانتومی PbS طی 2 دوره لایه نشانی به دست می آمد. این سلول خورشیدی دارای پارامتر های فوتوولتایی جریان مدار کوتاه (Jsc(10/81میلی آمپر/سانتی متر مربع، ولتاژ مدار باز (Voc(590 میلی ولت و بازدهی تبدیل انرژی (h(0/2±2/7 % می باشد.
    کلیدواژگان: سلول های خورشیدی، نقاط کوانتومی PbS، نانوذرات TiO2
|
  • Lida Ahmadkhani *, Robabeh Abbasi Pages 337-343
    Hybrid solar cells combine organic and inorganic materials with the aim of utilizing the low cost cell production of organic photovoltaics (OPV) as well as obtaining other advantages, such as tuneable absorption spectra, from the inorganic component. Whilst hybrid solar cells have the potential to achieve high power conversion efficiencies (PCE), currently obtained efficiencies are quite low. The design of the inorganic material used as the electron acceptor in hybrid solar cells, particularly the electronic structure, is crucial to the performance of the device. Hence, this paper, nanorods ZnO have been synthesized by using zinc acetate dihydrate and polyvinylpyrrolidone (PVP) as starting materials. The calcined powders in air at 600 oC for 1 hour have been characterized by XRD, TEM and SEM. So, with nanorods ZnO as electrode in inverted polymer solar cells,the average performance of devices with open circuit voltage ,short circuit current density, fill factor,and power conversion efficiency are measured are measured as 0.61V, 8.7 mA/cm2, 0.58 and 3.01%, respectively. The results indicate that the structure of ZnO nanorod can effectively serve as an electrode for inverted polymer solar cells.
    Keywords: ZnO, nanorod, sol-gel, Polymer solar cell, Photovoltaic Organic, Inorganic
  • Reza Bagheri, Dr. Farideh Shojaei * Pages 345-355
    In the present work, the transition matrix elements as well as differential and total scattering cross-sections for positronium formation in Positron-Hydrogen atom collision and hydrogen formation in Positronium-Hydrogen ion collision, through the charge transfer channel by Two-Centre Close-Coupling method up to a first order approximation have been calculated. The charge transfer collision is assumed to be a three-body reaction, while the projectile is a plane wave. Additionally, the hydrogen and positronium atoms are assumed, initially, to be in their ground states. For the case of charge transfer in the scattering of positron by hydrogen atoms, the differential cross sections are plotted for the energy range of 50eV to 10keV, where the Thomas peak is clearly observable. Finally, the total scattering cross-section for the charge transfer in the collision of Positron-Hydrogen and Positronium-Hydrogen ion are plotted as a function of projectile energies and compared with other methods in the literature.
    Keywords: Two-Centre Close-Coupling, Electron Capture, Thomas Peaks, Transition Matrix, Scattering Cross-Sections
  • Dr Seyyed Salman Seyyed Afghahi, Mojtaba Jafarian* Pages 358-363
    In this research, barium hexaferrite samples with BaZn0.6Zr0.3X0.3Fe10.8O19 (X=Ti,Ce,Sn) composition were synthesized via mechanical activation method and were evaluated by simultaneous thermal analysis (STA), X-ray diffraction (XRD), field emission electron microscopy (FE-SEM) and vibrating sample magnetometer (VSM). All of the synthesized samples were almost single phase and with average particles size of about 450 nm and 250 nm for samples without and with dopant respectively. Significant change in magnetic properties of barium hexaferrite were observed with effect of substitution of Fe ions. According to the results maximum magnetic saturation (33.1 emu/g) and minimum coercivity force (8.14 Oe) were related to samples with composition of BaZn0.6Zr0.3Ti0.3Fe10.8O19 and BaZn0.6Zr0.3Sn0.3Fe10.8O19 respectively.
    Keywords: Barium hexaferrites, Mechanical activation, Microstructure, Magnetic properties
  • Dr. Mohsen Nejad-Asghar * Pages 365-370
    According to the suddenly compression of the matters in some regions of the compressible fluids, the density and temperature suddenly increases, and shockwaves can be produced. The cooling of post-shock region and non-idealness of the equation of state, $p=(k_B/mu m_p)rho T (1溸) equivmathcal{K}rho T (1竖 R)$, where $mu m_p$ is the relative density of the post-shock gas and $Requiv rho_2 / rho_1$ is the non-idealness parameter, may affect on the shocked gases. In this article, we study the effects of both cooling timescale and non-idealness of the shocked gases, on the relative density of the post-shock region. For simplicity, the shock is assumed planar and steady in which the deceleration is negligible and there is no any instabilities through the cooling layer. Conservation of mass, momentum, and energy across the shock front are given by the Rankine-Hugoniot conditions. The most important factor through the shock is the energy lost per unit mass during the shock process, $Q=frac{n_2 Lambda}{mu_2 m_p} t_{dur}$, where $Lambda (erg cm^{-3} s^{-1}$ is the cooling function at the post-shock region with density $n_2} and mean particle mass $mu_2 m_p$, and $t_{dur}$ is the duration time of the post-shock process. Accurate determination of the cooling timescale requires specifying the elemental abundance of the post-shock region, but a simple estimate can be obtained using $t_{cool}approx k_B T_2/(n_2Lambda)$. Eliminating the $n_2 Lambda$, we approximately have $Q/c^2approx lambda T$, where $c equiv sqrt{K_1 T_1}$ is the pre-shock sound speed, $lambda equiv t_{dur}/t_{cool}$ and $T equiv K_2 T_2/K_1 T_1$.
    We would be interested to consider the collision of two gas sheets with velocities $v_0$ in the rest frame of the laboratory. Defining the Mach number as $M_0 equiv v_0/c$, we obtain a third degree polynomial equation for $R$, with coefficients as functions of the three parameters $eta$, $lambda$, and $M_0$. We numerically solved this three degree polynomial equation to obtain $R$.The results for adiabatic case ($lambda=0$), with ideal ($eta=0$) and non-ideal ($eta neq 0$) mono-atomic ($gamma_1 = gamma_2 = 5/3$) gas are shown in the Fig.1. In the ideal case, the strong supersonic shockwave ($M_0 rightarrow infty$) leads to $R approx 4$. Considering of non-ideal parameter ($eta neq 0$) increases the pressure of the post-shock region so that the shock fronts move faster. In this way, for each $M_0$, the relative density of the post-shock non-ideal gas decreases in respect to the ideal case. The cooling shockwaves with low cooling timescale ($lambda=1$) and fast cooling timescale ($lambda=10$) are shown in the Fig.2. The results show that the relative density of post-shock gas, $R$, increases with increasing the Mach number, $M_0$, and asymptotically reaches to a value which depends on the two other parameters $eta$ and $lambda$. With increasing of the energy lost per unit mass during the shock process, $Q$ (i.e., increasing of $lambda$), the post-shock gas has more chance for condensation and increasing of its relative density, while including the non-ideal effects (i.e., increasing of $eta$) reduces this chance.
    Keywords: Shockwaves, Non-ideal gas, Gas cooling rate, Fluid dynamics, ISM
  • R. Beirami *, M. Shayganmanesh Pages 371-385
    In this article, M2 factor of a thin disk laser with unstable resonator in two regimes is calculated numerically. In the first case, thermal effects are ignored and the parameters of beam width, divergence angle, radius of wave front curvature and finally, M2 factor of laser beam are calculated by using generalized beam parameters. These calculations show that the beam quality of the laser is dependent on the resonator magnification parameter in disk laser. In the second case, thermal effects are considered. In this regime, by using analytical formula for distribution of temperature in crystal and the main contributors to the OPD, M2 factor of thin disk laser is calculated numerically. When the thermal effects are considered, calculations show that the beam quality of thin disk laser is degraded in respect to the condition in which thermal effect was ignored, and also the output power is reduced extremely.
    Keywords: M2 factor, unstable resonator, thin disk laser, generalized beam parameters, OPD
  • Mahin Eshraghi * Pages 387-396
    In this investigation nickel-cadmium ferrite nanoparticle with stoichiometric composition of Ni0.3Cd0.7Fe2O4 was synthesized by Sol-gel auto- combustion method. In order to study the effect of particle size on physical properties of samples, the powder samples was annealed at temperatures 350, 400, 450 and 500 ○ C for 3h. Structural, morphological and magnetic properties of samples were analyzed using X- ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscope (FESEM), vibrating sample magnetometer (VSM) and ac susceptibility. XRD data revealed spinel mono-phase formation and crystallite size was estimated in the range of 17- 35 nm, using sherrer’s equation which also confirmed by FESEM. The VSM results indicate that magnetization increases by increasing particle size. Using the results of ac susceptibility measurements and analysis by the Neel- Brown, Vogel-Fulcher and critical slowing down methods, indicates that the samples annealed at temperatures of 350 and 400 ○ C are super-paramagnet at room temperature and have super-spin glass behavior at low temperatures.
    Keywords: Nanoparticle, Ferrite, Super-paramagnetic, Super-spin glass
  • Dr Mahdi Afshar *, Hosein Doosti Pages 397-409
    In the frame work of relativistic density functional theory, using full potential local orbital band structure scheme (FPLO), the magnetic properties of single 3d transition metals (3d-TM) adsorbed on 2D hexagonal boron nitride (2D h-BN) are investigated. Binding energies between 3d-TM adatoms and 2D h-BN in three different compositions, local spin magnetic moments of 3d-TM and total spin magnetic moments per supercell, orbital magnetic moments and spin orbit coupling energies are calculated. In this study, three different magnetic relativistic methods the so-called scalar relativistic (SR), full relativistic (FR) and full relativistic plus an orbital polarization correction (OPC) are used. Results of nonmagnetic binding energies in the nonmagnetic SR method indicate that with the exception of Sc other 3d-TM adatoms can bind to BN surface. While, the results of magnetic binding energies in the spin-polarized SR approach show that Sc, Cr and Mn cannot bind on the surface of 2D h-BN. In addition, there is shown that the behavior of spin magnetic moments of 3d-TM adatoms are depended on their geometric positions due to their different crystal fields. Moreover, it is shown that Co in the top of N atoms and Fe adatoms in the top of B atoms with 1.23 (1.92) and 0.89 (1.72 ) have a large orbital magnetic moments in the FR(OPC) approaches due to their massive spin-orbit coupling effects, respectively. These so large values of orbital magnetic moments are promising the existence of large magnetic anisotropy energies.
    Keywords: DFT, 2D h-BN, 3d transition metal, spin magnetic moment, orbital magnetic moment, spin-orbit cupling
  • Marzieh Ghoohestani, Dr Ali Arab*, Dr Hossein Sadeghi Pages 411-419
    In this work,the physical properties of KTP and RTP single-crystals have been investigated by performing accurate total energy calculations in the framework of density functional theory by using the full-potential linearized augmented plane wave method. The effects of Rb substitution on structural, electronic and optical properties of KTP are discussed. The structural properties have been calculated by using different exchange correlation including LDA, PBE, WC and PBEsol. Also PBEsol approximation and and more accurate approximation mBJ are employed to calculate the energy gap values. The Pseudoinversion values of both crystals have been calculated by using PseudoSymmetry software . Rb substitution effect on pseudosymmetry of KTP and also relation between second-order susceptibility of crystals and the Pseudoinversion values are discussed. The optical coefficients such as refractive index, birefringence values and absorption coefficients have been calculated by using the dielectric function. The anisotropy in the linear optical properties of KTP and RTP crystals have been demonstrated. Then calculated results have been compared.
    Keywords: density functional theory -structural, electronic, optical properties- Pseudoinversion-dielectric function-anisotropy-birefringence
  • B. Aslibeiki *, P. Kameli Pages 421-431
    A comparative study of magnetic properties of MnFe2O4 ferrite nanoparticles prepared by two different methods has been reported. The first sample (S1) was synthesized by thermal decomposition of metal nitrates. And the second sample (S2) was prepared by solvothermal method using Tri-ethylene glycol (TEG). Magnetic hysteresis loops at 300 and 5 K; magnetization and AC susceptibility measurements versus temperature confirmed the effective role of TEG on the magnetic properties of nanoparticles. The results showed that, at 300 K the saturation magnetization (MS) of S2 sample is 46% greater than that of S1 sample. At 5 K, the difference in MS of the samples raised to 60%. AC susceptibility measurements at different frequencies and also magnetization versus temperature under field cooling and zero field cooling processes revealed that, the TEG molecules influence the surface spins order of S2 sample. The sample S1 showed strongly interacting superspin glass state, while the sample S2 consists of weakly interacting superparamagnetic nanoparticles.
    Keywords: Ferrite nanoparticles, MnFe2O4, Polymer coating, Superparamagnetic, Superspin glass
  • Dr. Omid Ghaffarpasand*, Mohsen Mohebinejad Pages 443-456
    In this study, the unsteady double-diffusive mixed convection in the one and two-sided lid-driven cavities are studied and compared together using numerical SIMPLE algorithm. Uniform but different temperatures and mass concentrations are assumed at horizontal walls. The used fluid (pure air) was assumed incompressible and Newtonian. The used numerical method is firstly validated against previously published numerical results. Then, the numerical simulations were carried out for almost a wide range of Richardson number, whereby the study of various convection regimes would be possible. Results show that the convection heat and mass transfer are reduced with increasing Richardson number. The conductive mode of heat transfer is enhanced by increasing Ri value, so cavities are quasi-conductive domains when fluid flow was dominated by free convection. It was also observed that the heat and mass are better transferred in two-sided lid-driven cavities with respect to the other ones which was due to the extra mechanical forces imposed by the two-sided lids movement. The velocity profile variations demonstrate that the flow is decelerated with increasing Richardson number especially near the bottom horizontal wall. It has also been found that both of entropy generation and total kinetic energy reduce as either Richardson number enhances or two-sided lids movement reduces to one-sided lid movement.
    Keywords: double-diffusive convection, diffusion, conduction, heat, mass transfer, entropy
  • M. T Asefpour_P. Sahebsara* Pages 457-463
    In this paper, we used green's function approach in microscopic theory to investigate a resonant tunneling diode (RTD). We introduced the detailed Hamiltonian for each part of the photovoltaic p-i-n system, then by calculating the green's function components in tight-binding approximation, we calculate local density of states and current-voltage characteristic of the p-i-n structure. Our results show a non-Ohmic behavior and negative differential resistance in RTD. As a result of a longitudinal electric field, the local density of states varies by changing the applied potential. Moreover, we study the effect of changing the physical parameters on the current of the device. Entering quantum dots in the middle of device causes a negative differential resistance, which is a consequence of resonant tunneling phenomenon.
    Keywords: resonant tunnelling diode, Green function, quantum dots, transport, local density of states
  • Dr. A. Shokri *, E. Yazdi Pages 465-472
    In recent years, due to electron transport properties of nanostructures based on carbon nanotubes, a lot of attention to design electronic devices in the field of nanotechnology has attracted. There are three types of carbon nanotubes in zigzag, armchair and chiral (asymmetrical) forms. Since the types of armchair are electrically conductive, by a combination with a metal such as zinc can be achieved by various means distinct applications. In this respect, we select different layers of circular connectors on the number of atoms of 10, 20 and 30, respectively, in the systems A-Zn10-A, A-Zn20-A and A-Zn30-A, where (A: armchair). Our calculations are based on the Green's function method within tight-binding approximation in the nearest neighbors in the framework of Landauer. The results are able to predict that devices with different functions such as quantum conductor wire, negative differential resistance and rectifier design. The results may be useful in the design of electronic devices at the nanometer scale.
    Keywords: Electrical transport, Tight-binding, Green's function, Carbon nanotube, Zn ring layers
  • Mahmud Bahmanabadi * Pages 473-484
    The first phase of the Alborz Observatory Array (Alborz-1) consists of 20 plastic scintillation detectors each one with surface area of 0.25 spread over an area of realized to the study of Extensive Air Showers around the knee at the Sharif University of Technology campus. The first stage of the project including construction and operation of a prototype system has now been completed and the electronics that will be used in the array instrument has been tested under field conditions. In order to achieve a realistic estimate of the array performance, a large number of simulated CORSIKA showers have been used. In the present work, theoretical results obtained in the study of different array layouts and trigger conditions are described. Using Monte Carlo simulations of showers the rate of detected events per day and the trigger probability functions, i.e., the probability for an extensive air shower to trigger a ground based array as a function of the shower core distance to the center of array are presented for energies above 1 TeV and zenith angles up to . Moreover, the angular resolution of the Alborz-1 array is obtained.
    For experimental study of the array, Alborz-1 sub-array consists of 5 detectors on a pentagon configuration similar to the central cluster of the Alborz-1 array have been collecting data since 2014 February for 14 month in 4th floor of physics department at Sharif University of Technology. Alborz-I, made of 20 scintillation detectors is set up in a cluster layout to study the cosmic ray spectrum in the energy range of 1012 to 1016 eV. . This paper reveals the zenith angle distribution function of detected air showers by this sub-array.
    Keywords: extensive air shower, ground based detector array, trigger probability, angular resolution
  • Hosniye Khatami, Elham Moomivand, Babak Abdollahipour, Ramin Mohammadkhani * Pages 485-489
    We study tunneling conductance of a graphene based normal metal-insulator-superconductor (NIS) junction with Corbino disk structure. Solving Dirac-Bogolioubov- De Gennes (DBdG) equation in different regions of the junction and employing scattering approach we obtain normal and Andreev reflection coefficients of the junction. Using Blonder-Tinkham-Klapwijk (BTK) formula we calculate tunneling conductance of the junction as a function of the barrier strength of insulating region. The obtained results show that tunneling conductance of the junction oscillates as a function of the barrier strength as in the planar structure case. The tunneling conductance shows maximums at resonances which have a pi/2 phase shift with respect to the planar structure.
    Keywords: Graphene, Tunneling conductance, Superconductor, Corbino disk, Andreev reflection, Thin Barrier
  • Dr Jamal Davoodi *, Rogaieh Yousefi Pages 491-497
    The melting of zigzag, armchair and chiral single walled boron nitride nanotubes (SWBNs) investigated using molecular dynamics (MD) simulation based on Tersoff-like many body potential. The MD simulation has been employed in the constant pressure, constant temperature (NPT) ensemble. The temperature and pressure of the system were controlled by Nose-Hoover thermostat and Berendsen barostat, respectively. We have computed the variation of the melting temperature with the radius of BN nanotube. The results show that the melting temperature of nanotubes increase with increasing in the size of radii, but this dependence is not the same for the various chiral angle of nanotubes. The relation of the melting point with radius for three types of nanotubes i.e. zigzag, armchair and chiral obtained. Moreover, our results show that the melting temperature of nanotubes approach a constant value at larger radii.
    Keywords: molecular dynamics simulation, melting temperature, boron nitride nanotube, Tersoff-like potential
  • F Ahangarani Farahani, M Marandi * Pages 499-507
    In this research, CdS and PbS quantum dots were applied as the light sensitizers in TiO2 based nanostructured solar cells. The PbS quantum dots could absorb a wide range of the sunlight spectrum on earth due to their low bandgap energy. As a result, the cell sensitization is more effective by application of both CdS and PbS quantum dots sensitizers. The TiO2 nanocrystals were synthesized through a hydrothermal process and deposited on FTO glass substrates as the photoanode scaffold. Then PbS quantum dots were grown on the surface of this nanocrystalline layer by a successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) method. The CdS quantum dots were over-grown in the next step through a similar deposition method. Finally this sensitized layer was applied as the photoelectrode of the corresponding quantum dot sensitized solar cells. The results demonstrated that the maximum efficiency was achieved for the cell with a photoanode made of co-sensitization through 2 and 6 cycles of PbS and CdS deposition, respectively. The photovoltaic parameters of this cell were measured as Jsc of 10.81 mA/cm2, Voc of 590 mv and energy conversion efficiency of 2.7±0.2%
    Keywords: solar cells, PbS quantum dots, TiO2 nanoparticles