فهرست مطالب

پژوهش فیزیک ایران - سال نوزدهم شماره 1 (بهار 1398)
  • سال نوزدهم شماره 1 (بهار 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/03/11
  • تعداد عناوین: 26
|
  • پیشگفتار
  • سید محمد امینی صفحه 0


    به یاد دارم در سال 1373 وقتی اولین جلسات برای تاسیس یک مجله پژوهشی جدید در انجمن فیزیک ایران تشکیل می شد، نقطه نظرها متفاوت بود و نگران از راه پیش رو. آیا یک مجله پژوهشی برای فیزیک به مصلحت است؟ تا آن زمان فقط مجله علوم یا علوم وتکنولوژی داشتیم! زبان مجله چه باشد، چند شماره در سال، عنوان مجله، هیات ویراستاران چه کسانی باشند و...؟
    اینک پس از 25 سال پاسخ بیشتر پرسش ها را می دانیم و روش انجام کار را گام به گام یاد گرفتیم. ثابت شد یک گروه غیردولتی بدون دریافت کمک مالی با خدمات داوطلبانه می توانند در این مدت 2810 مقاله دریافت و بررسی کنند، از بین آنها 989 مقاله را بپذیرند و 95 شماره مجله در 19 جلد منتشر کنند [1]. این افتخاری است که نصیب بیش از 5000 نویسنده، 374 داور و هیات ویراستاران فعلی و پیشین مجله و البته انجمن فیزیک ایران شده است.

  • علی رمضانی مقدم*، جواد رحیقی، محمد لامعی، پیام خدادوست، یاسر رادخرمی صفحات 1-17

    هدف از انجام این پژوهش دستیابی به فناوری ساخت ابزارهای الحاقی است. نمونه آزمایشگاهی آندولاتوری با دوره mm 48 و بیشینه میدان مغناطیسی T 75/0 با استفاده از آهنرباهای دائمی NdFeB-SH35 با همکاری پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای و چشمه نور ایران طراحی و ساخته شد. طول آندولاتور mm 483 و تعداد دوره آن 8 عدد است. کمیت های مغناطیسی آندولاتور به منظور دستیابی به هماهنگ های اول و سوم تعیین می شوند. انرژی فوتون تولیدی باید محدوده eV 260 تا eV 2000 را پوشش دهد. به منظور کنترل نیروی جاذبه قوی مغناطیسی بین فک های بالا و پائینی آندولاتور، سازوکار مکانیکی خاصی طراحی و ساخته شد. منابع خطا در میدان مغناطیسی مورد بحث قرار گرفته است. سهم خطاها در میدان مغناطیسی آندولاتور اندازه گیری و اثر آنها بر شدت هماهنگ ها مطالعه شده است. خطای میانگین مجذور مربعی شدت میدان نهایی 4/0 درصد به دست آمد و شدت هماهنگ های اول و سوم در حضور میدان مغناطیسی واقعی بیش از هشتاد درصد مقدار ایده ال به دست آمد.

    کلیدواژگان: آندولاتور تخت، آهنرباهای دائمی، تابش سنکروترونی، خطای میدان، حسگر اثر هال
  • سید محمود اسفندفرد، محمدرضا الهی فرد*، رضا بهجت منش اردکانی، هادی کارگر صفحات 19-30

    در این کار، ابتدا انرژی تشکیل نقص تهی جای اکسیژن در ساختارهای TiO2 آناتاز و روتیل، در اثر جایگزینی Ti با فلزهای 3d، مورد بررسی قرار گرفت. سپس اثر همزمان ناخالصی فلزهای واسطه 3d و نقص تهی جای اکسیژن روی پایداری آناتاز نسبت به روتیل و همچنین ساختار الکترونی آنها مطالعه شد. محاسبه های سامانمند انرژی شکل گیری، پایداری بلوریی، ساختار نواری و چگالی حالت های الکترونی نمونه های TiO2 آناتاز و روتیل آلائیده به فلزهای واسطه 3d همراه با نقص اکسیژن و نیز بدون نقص اکسیژن، با استفاده از FHI-aims، که یک بسته نرم افزاری بر پایه نظریه تابعی چگالی توسعه یافته است، انجام شده اند. نتیجه های این پژوهش نشان داد که ناخالصی های کاتیونی جایگزین شده می توانند بر انرژی تشکیل نقص تهی جای اکسیژن اثر قابل ملاحظه ای بگذارند به گونه ای که همه ناخاصی ها به جز Mn و Zn انرژی تشکیل نقص تهی جای اکسیژن را به گونه قابل توجهی کاهش دادند که خود عامل افزایش غلظت نقص و در نتیجه افزایش فعالیت فوتوکاتالیزگری است. همچنین محاسبه های این پژوهش نشان می دهند که از میان همه ناخاصی ها، تنها Fe می تواند در حضور نقص اکسیژن، از استحاله آناتاز به روتیل جلوگیری کند. تجزیه و تحلیل نتایج محاسبه های ساختار نواری و چگالی حالت های الکترونی ساختارها نشان می دهد که حضور نقص تهی جای اکسیژن در هر دو ساختار آناتاز و روتیل، علاوه بر ایجاد ترازهای پر در زیر نوار هدایت که منجر به بروز نیمه هادی از نوع n می شود، گاف انرژی را نیز افزایش می دهد. همچنین همزمان با نقص تهی جای اکسیژن، عناصر واسطه 3d جایگزین شده، ترازهای ناخالصی ایجاد می کنند که با روند منظمی از نوار هدایت به سمت نوار ظرفیت با افزایش عدد اتمی ناخالصی جابه جا می شوند. در اینجا، با عناصرFe, Ni, Co و Cu ترازهای ناخالصی در وسط گاف نواری ظاهر می شوند که باعث گسترش ناحیه برانگیختگی به سمت مرئی خواهند شد. آنالیز محاسبه های چگالی حالت های الکترونی جزیی نشان می دهد که اوربیتال های 3d عناصر واسطه سهم اصلی را در ترازهای ناخالصی دارند.

    کلیدواژگان: فوتوکاتالیزگرهای مبتنی بر TiO2، آناتاز و روتیل، نقص تهی جای اکسیژن، فلزهای واسطه، چگالی حالت های الکترونی
  • محمد رضا امانی پور*، آذر دخت مظاهری، بهزاد نظری صفحات 31-36

    در این مقاله، چیدمان یک حسگر تار نوری چند مود به منظور سنجش گلوکز در محلول آبی معرفی و عملکرد آن بررسی خواهد شد. اساس کار این حسگر مبتنی بر بازتاب فرنل است. در این چیدمان از لیزر گازی هلیوم- نئون به عنوان منبع نور، سنجه تار نوری، فوتوسل به عنوان آشکارساز نوری و دستگاه مولتی متر دیجیتالی استفاده شده است. تحلیل آماری داده های ثبت شده، رفتار بسیار خطی این حسگر تار نوری را در محدوده غلظت های 2 تا 25 میلی مولار از محلول گلوکز نشان می دهد. حساسیت و حد تشخیص این حسگر تار نوری به ترتیب mV/mM   11.4 و mM 2.5 است.

    کلیدواژگان: حسگر تار نوری چند مدی، محلول گلوکز، بازتاب فرنل
  • ریحانه ابراهیمی جابری، جواد نعمت اللهی، هادی قراگوزلو، سعید جلالی اسدآبادی*، مرتضی جمال صفحات 37-48

    در این مقاله خواص ساختاری و الکترونی بلور مکعبی ترکیب 3PbTiO   با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفته اند. محاسبات مربوط به ساختار نواری و چگالی حالت ها با استفاده از تابعی TB-mBJ و با در نظر گرفتن برهم کنش نسبیتی اسپین- مدار انجام شده اند. نتایج به دست آمده از تابعی TB-mBJ و برهم کنش نسبیتی اسپین- مدار نشان می دهند که گاف نواری محاسبه شده برابر  eV18/2 است. با به کارگیری تقریب های PBE-GGA، PBEsol-GGA، LDA، BPW91، Engel-Vosko و WC-GGA و با استفاده از بسته محاسباتی جدید IRelast با قابلیت محاسبه ثابت های کشسانی ساختارهای بلوری که به تازگی به کد WIEN2k اضافه شده است، به محاسبه مقادیر ثابت های کشسانی این بلور پرداخته و با کمک آنها، سایر پارامترهای مرتبط همچون ثابت برشی، مدول حجمی، مدول یانگ و نسبت پواسون را محاسبه کرده ایم. همچنین، ضریب شکل پذیری را نیز برای این ترکیب محاسبه کرده ایم. ضریب شکل پذیری محاسبه شده نشان می دهد که بلور مورد نظر شکننده نیست و شکل پذیر است. بررسی اثر فشار روی ثابت های کشسانی نشان می دهد که هر سه ثابت کشسانی 11C، 12C  و 44C  با افزایش فشار در بازه در نظر گرفته شده افزایش می یابند. همچنین، سرعت های صوت طولی و عرضی با استفاده از ثابت های کشسانی برای این بلور محاسبه شده اند. نتایج نشان می دهند که سرعت های صوت نیز همانند ثابت های کشسانی با افزایش فشار افزایش می یابند.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، ساختار نواری، چگالی حالت ها، ثابت های کشسانی، سرعت های صوت
  • فرشاد باقرپور*، بهرام عابدی روان صفحات 49-59

    در این پژوهش، در ابتدا با استفاده از محاسبات اصول اولیه و در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ساختار الکترونی نانونوارهای دسته مبلی سیلیسینی به ازای پهناهای مختلف، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از ساختار نواری نانونوارهای دسته مبلی، وجود یک گاف نواری مستقیم را نشان می دهد، که با افزایش پهنای نانونوار به صورت نوسانی کاهش می یابد. در توصیف دلایل اصلی موثر در نظم الکتریکی و مغناطیسی مواد و همچنین در شدت اثرات همبستگی الکترونی، برهم کنش کولنی موثر میان الکترون های موضعی، نقش اساسی را ایفا می کند. بدین منظور در ادامه پوشش دهی برهم کنش کولنی را با استفاده از محاسبات اصول اولیه و تقریب فاز تصادفی مقید (cRPA) در نانونوارهای دسته مبلی سیلیسینی بررسی نموده و مقادیر کمیت های برهم کنش کولنی موثر (U هابارد) را برای آنها مورد محاسبه قرار می دهیم. مقادیر این کمیت ها برای نانونوارهای دسته مبلی سیلیسینی، قابل توجه بوده و بیشتر از سیلیسین اولیه است، که دلالت بر شدت اثرات همبستگی الکترونی در آنها دارد. با توجه به شدت اثرات محدودیت کوانتومی متفاوت در این دسته از نانونوارها، مقادیر کمیت های برهم کنش کولنی موثر درون- جایگاهی، مشابه نتایج حاصل از ساختار نواری آنها بوده و با افزایش پهنای نانونوار به طور نوسانی کاهش می یابد. از طرفی به ازای اتم های موجود در لبه های نانونوار، کمیت های برهم کنش کولنی موثر درون- جایگاهی، مقادیر بیشتری را نسبت به اتم های درونی داشته، که نشان دهنده پوشش دهی کمتر برهم کنش کولنی میان الکترون های موضعی، در لبه های نانونوار است. در پایان نتایج حاصل از بررسی کمیت های برهم کنش کولنی موثر برون جایگاهی، نشان می دهند که برهم کنش کولنی در فواصل کوتاه، به طور ضعیف پوشش داده شده و در فواصل دورتر در حدود 12 آنگستروم پوشش داده نمی شود، که با محاسبات اصول اولیه صورت گرفته در مورد دستگاه هایی با ابعاد پایین، مطابقت دارد. این پوشش دهی کم به طور خاص در فواصل دورتر، می تواند وجود تصحیحات شبه ذره ای قابل توجه در تقریب GW و انرژی پیوندی اکسیتونی بزرگ را در نانونوارهای دسته مبلی سیلیسینی توضیح دهد.

    کلیدواژگان: تقریب cRPA، U هابارد، نظریه تابعی چگالی، نانونوارهای دسته مبلی سیلیسینی، همبستگی الکترونی
  • فائزه رحمانی*، هادی درویش متولی صفحات 61-68

    امروزه ارزیابی ذخائر هیدروکربنی از اهمیت زیادی برخوردار هستند، بنابراین لازم است این منابع با دقت بیشتری مورد اکتشاف و ارزیابی قرار گیرند. یکی از این روش ها، چاه پیمایی است که با فرستادن یک ابزار اندازه گیری به درون گمانه به اندازه گیری یک یا چند مشخصه سازند می پردازد. ابزارهای اندازه گیری در چاه پیمایی هسته ای شامل چشمه پرتوزا و آشکارساز هستند. در این مقاله با استفاده از شبیه سازی با کد مونت کارلوی MCNPX 2/6، زاویه بهینه تابش (نسبت به محور افقی مختصات) ذرات از چشمه نوترونی امرسیوم- بریلیم به درون سازند کلسیت به منظور دستیابی به بالاترین دقت ممکن برای تعیین تخلخل آبی سازند مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زاویه گسیل 20 درجه علاوه بر دقت بالا (تفکیک تخلخل 3 درصد) به دلیل افزایش آمار شمارش در آشکارسازها بدون تغییر محسوس در عمق نفوذ، باعث افزایش سرعت ابزار در نمونه برداری خواهد شد.

    کلیدواژگان: چاه پیمایی هسته ای، چشمه نوترونی، کد MCNPX 2، 6، زاویه تابش، آشکارساز نوترون فوق حرارتی
  • سیما علی خان زاده آرانی، زهرا پزشکی نژاد، محمد الماسی کاشی* صفحات 69-74

    این مقاله نتایج مطالعه دقیق بر روی رفتار مغناطیسی نانوذرات آلیاژی هویسلر Co2FeAl که به روش هم رسوبی سنتز شده را نشان می دهد. برای این کار از منحنی های مرتبه اول بازگشتی یا FORC استفاده شد. نتایج بدست آمده از این آنالیز نشان داد که آلیاژ تهیه شده مخلوطی از دانه های با وادارندگی پایین (Hc ~ 0) و دانه های تک حوزه با وادارندگی بالا می باشد. کشیدگی نمودار FORC در راستای محور Hc نشان دهنده وجود یک توزیع گسترده اندازه دانه در محصول می باشد. نانوذراتی کروی شکل با توزیع اندازه ذرات بین 30 تا 90 نانومتر در تصاویر SEM و TEM نمونه مشاهده شد. مشخص شد بیشترین مقدار مغناطش اشباع (emu/g 5/91) و بیشترین وادارندگی (Oe 487) متعلق به نمونه بازپخت شده تا دمای C 700 با آهنگ افزایش دمای C/min10 می باشد.

    کلیدواژگان: آلیاژ هویسلر، نانوذرات، آنالیز FORC، روش هم رسوبی
  • صادق نامور، علی رضا گنجوئی*، محمدامین بصام صفحات 75-88

    در این مقاله، فرآیند کندوسوز از سطح فلز مس با استفاده لیزرهای پالسی نانوثانیه مورد مطالعه قرار گرفته است. رفتار دینامیکی پلاسمای تشکیل شده درون محیط گازی هلیوم با فشار یک اتمسفر به کمک یک پالس لیزری ns 5 و طول موج nm 1064 و شدت لیزر 2-Wcm1010× 7 در قالب یک مدل گرمایی یک بعدی بررسی شده است. نتایج عددی نشان می دهند که با لحاظ کردن یونش و جذب لیزر در پلوم پلاسمایی، دینامیک پلوم به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. یونش در سطح مس حتی در هنگام اثر پالس لیزر افزایش می یابد. از طرفی، درجه یونش مس و هلیوم برحسب موقعیت در پلوم به شدت تغییر می کند. همچنین، برای محدوده ای از شدت های لیزری2- Wcm109×5 تا 2- Wcm108، هیچ کندوسوزی اتفاق نمی افتد و آستانه کندوسوز2- Wcm109×5 است. در نزدیکی سطح هدف و لایه مخلوط، فرآیند یونش مرتبه اول مس غالب است. از طرفی، در هسته پلاسما، فرآیند یونش مرتبه دوم مس غالب است. مشاهده شده است که نزدیک سطح مس، همواره یونش نوری و جذب برم اشترلانگ معکوس الکترون - خنثی از اهمیت بالاتری برخوردار است. علاوه بر این، رفتار دمایی هدف، اعم از عمق مذاب، عمق تبخیر و نرخ تبخیر، سپس تشکیل پلاسما و دینامیک های آن، مانند چگالی پلاسما، چگالی گاز هلیوم، سرعت انبساط، دمای پلاسما و شدت لیزر نهایی که به سطح هدف  می رسد، مورد مطالعه قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: کندوسوز لیزری، انبساط پلوم پلاسمایی، تابش لیزر، یونش نوری، جذب برم اشترلانگ معکوس، عمق مذاب، عمق تبخیر، نرخ تبخیر
  • صادق نوروزی، ناصر شاه طهماسبی*، محمد بهدانی، محمود رضائی رکن آباد صفحات 89-100

    در این پژوهش، با استفاده از روش امواج تخت در چارچوب نظریه تابعی چگالی، ضرایب مستقل کشسانی، تنش و کرنش پیزوالکتریک در دو حالت یون منجمد و یون واهلش برای هفت مورد از ترکیبات دو بعدی پایدار XY (X:B,Al,Ga,In ; Y:N,P,As,Sb) با ساختار شش گوشی محاسبه شده‎اند. محاسبات ضرایب از روش‎های نظریه تابعی چگالی اختلالی(DFPT)  و تغییرات معین (FD) با توافق بسیار خوب صورت گرفته است. در نتایج نشان داده شده است که هفت ترکیب GaN, AlN, BSb, BAs, BP, BN و InN ساختاری لانه زنبوری و قطبیده دارند و این دسته از مواد به دلیل تقارن سه گانه فقط دارای دو ضریب مستقل کشسانی و یک ضریب مستقل تنش یا کرنش پیزوالکتریک می‎باشند. از میان هفت مورد، بیشترین ضرایب کرنش پیزوالکتریک در حالت یون واهلش برای  AlN با ضریب d11=3.05 pm/V و InN با ضریب d11=7.01 pm/V برآورد شده است. این گروه از مواد دوبعدی قطبیده که به طور همزمان دارای خاصیت نیمرسانایی و پیزوالکتریکی هستند، کاندیدای خوبی برای کاربرد در شاخه جدید نانوتکنولوژی به نام نانوپیزوترونیک می باشند.

    کلیدواژگان: پیزوالکتریسیته، مواد دوبعدی، ترکیبات دوتایی III-V، نظریه تابعی چگالی اختلالی
  • سیدنادر سیدریحانی*، علی آزادبخت، الهام میرزاحسین، ملیکا متقیان، مهرداد بابایی صفحات 101-108

    تلاش های زیادی برای مطالعه ی رفتار مواد پیچیده در ابعاد میکرومتر با تکنیک های مختلف صورت گرفته است. یکی از این روش ها استفاده از انبرک نوری برای کاربردهای بیوفیزیکی است.گلبول قرمز به عنوان فراوان ترین سلول سازنده خون، نقش مهمی در حیات موجودات زنده دارد و خواص مکانیکی منحصربه فرد آن حائز اهمیت است.در این گزارش ما به مطالعه خواص ویسکوالاستیک گلبول قرمز با استفاده از انبرک نوری به روش غیرفعال می پردازیم. این کار از طریق مطالعه ی حرکات آزاد ذره ای با ابعاد میکرومتر در تله نوری،در حال متصل به گلبول قرمز و حالت آزاد انجام می شود.مطالعات حاکی از آن است که آب یک سیال ویسکوز است پس خاصیت کشسانی ندارد ولی برخلاف آن غشا گلبول قرمز، خاصیت کشسانی و ویسکوزیته دارد و به عنوان یک سیال ویسکوالاستیک شناخته شده است.

    کلیدواژگان: انبرک نوری، گلبول قرمز، میکرو- رفتارشناسی سلول، ویسکوالاستیسیته، بیماری خونی
  • مرضیه جمشیدی فارسانی، حسن ربانی*، محمد مردانی صفحات 109-115

    در این مقاله با بهره گیری از روش تابع گرین و در رهیافت تنگابست، تاثیر حضور و چگونگی توزیع ناخالصی های الکتریکی را بر روی رسانش الکترونی یک نانونوار با ساختار مربعی مطالعه می کنیم. بدین منظور با به کار بردن یک تبدیل یکانی مناسب، مدهای رسانش را در قسمت های ایده آل جدا نموده و خود انرژی های مربوطه را به صورت تحلیلی به دست می آوریم. سپس با به کار گیری رابطه فیشرلی رسانش سامانه را به صورت الگوریتمی که سریعا توسط رایانه قابل محاسبه است، ارائه می کنیم. نتایج عددی نشان می دهد که توزیع ناخالصی های الکتریکی با انرژی های جایگاهی متفاوت، منجر به مقادیر متفاوتی از رسانش الکترونی در سامانه شده و به طور کلی باعث کاهش رسانش الکتریکی می شود.

    کلیدواژگان: رسانش الکترونی، نانونوار، ناخالصی الکتریکی، تابع گرین
  • مهسا فخارپور* صفحات 117-127

    در این مقاله طیف خاموشی نانوساختار برج های مارپیچ کج و پله مانند لایه های نازک منگنز با استفاده از شبیه سازی تقریب دوقطبی منفصل (DDA) برای دوقطبش نور فرودی s و p در دو زاویه تابش °10 و °60 برای زوایای سمتی مختلف برای سه نمونه با شیب مختلف به دست آورده شده است. سپس نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه می شود. قله های پلاسمونی ایجاد شده در هر دو حالت تجربی و نظری حوالیnm  600 است، که در نتایج تجربی تغییراتی در طیف ها در بعضی زوایای سمتی مشاهده می شود که آنها را ناهنجاری هایی طیفی می نامیم. این ناهنجاری ها به دلیل تغییر شیب ساختار و افزایش اثر سایه افکنی در ساختار است که این نیز باعث افزایش تخلخل سطحی و ایجاد نقص در ساختار می شود. در حالی که در نتایج شبیه سازی شده به دلیل صرف نظر از کردن از تخلخل و نقص ها در ساختار این ناهنجاری ها در طیف ها مشاهده نمی شود و این مهم ترین اختلاف در طیف های به دست آمده از هر دو نتایج تجربی و نظری است.

    کلیدواژگان: نانوساختار، برج های مارپیچ کج و پله مانند، تقریب دوقطبی منفصل، طیف خاموشی
  • مهسا صفری*، محسن حکیمی صفحات 129-137

    در این پژوهش، ترکیبات هویسلر Co2FeX (X=Ge, Si) با 30 الکترون ظرفیت که با استفاده از روش های آلیاژسازی مکانیکی و ذوب قوسی ساخته شدند، مورد مطالعه قرار گرفتند. بلوری شدن نمونه ها در هر دو روش ساخت توسط داده های XRD تایید شد. نتایج نشان داد در مقایسه با Ge، حضور Si در ترکیب، نقش موثرتری در ایجاد نظم اتمی بلند برد داشته و بیشترین مغناطش اشباع برابر  24/5 مربوط به یکی از نمونه های ترکیب Co2FeSi است. با این وجود مقدار بدست آمده به واسطه تک بلور نبودن نمونه هنوز هم از مقدار پیش بینی شده توسط اسلیتر-پائولینگ کمتر است. تحلیل ریزساختار نشان داد Ge در تقویت هسته زایی بلوری در فرآیند آسیاب کاری موثرتر از Si  عمل کرده است. در صورتی که به واسطه دمای ذوب کمتر Ge نسبت به Si، رشد بلورک در فرآیند پخت با حضور Ge سرعت بیشتری گرفته است. وادارندگی بزرگ مشاهده شده در نمونه حاصل از فرآیند آسیاب کاری ترکیب Co2FeSi به ناهمسانگردی قابل توجه ناشی از نظم اتمی و همچنین حجم زیاد مرزهای بلوری به عنوان موانع حرکت دیواره حوزه ها ارتباط داده شد.

    کلیدواژگان: آلیاژ هویسلر، مغناطش، نیم فلز، آسیاب کاری، وادارندگی، آلیاژسازی مکانیکی، ذوب قوسی
  • محمد دانایی*، شیوا خانی، احسان نوروز زاده، محسن وحدانی صفحات 139-147

    در این مقاله عملکرد لایه بافر سلول خورشیدی لایه نازک کادمیوم تلوراید (CdTe) با استفاده از نرم افزار SCAPS بهینه سازی شده است. در ابتدا پنج لایه بافر مختلف از جمله CdS، In2S3، ZnO،ZnSe  و ZnS با ضخامت های متغیر از 10 تا 100 نانومتر در ساختار سلول خورشیدی جایگزین شده اند و مشاهده شده است که هر چقدر ضخامت لایه بافر افزایش یافته است، میزان بازدهی کاهش می یابد، زیرا با بیشتر شدن ضخامت لایه بافر، جذب نور در این لایه بیشتر شده و میزان کمتری از نور در لایه جاذب (CdTe) جذب می شود. سپس عملکرد سلول خورشیدی با لایه های بافر مختلف با هم مورد مقایسه قرار گرفته و تاثیر هریک از لایه ها بر چهار پارامتر اصلی سلول خورشیدی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که لایه بافر ZnS تقریبا در تمام ضخامت ها دارای بازدهی بالاتری نسبت به سایر مواد می باشد، که دلیل این امر بزرگتر بودن شکاف باند این ماده نسبت به سایر مواد می باشد.

    کلیدواژگان: سلول خورشیدی، لایه نازک، لایه بافر، شکاف نواری، لایه جاذب
  • مهدی عابدی وررکی، ساعد جعفری* صفحات 149-155

    در این مقاله آثار غیرخطی خودکانونگی و واگرایی قطبش دایره ای راستگرد و چپگرد تپ لیزر منتشر شده در یک پلاسمای داغ مغناطیده در حضور ویگلر تخت مگنتواستاتیک به طور نظری مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا معادله موج غیرخطی توصیف کننده اندازه لکه تپ لیزر برای قطبش های راستگرد و چپگرد موج دایره ای به دست آمده است. سپس، اثر میدان ویگلری بر روی خودکانونگی تپ لیزر مورد بحث قرار گرفته است. به علاوه، رابطه پاشندگی غیرخطی تپ لیزر با استفاده از معادلات انتقال تکانه، پیوستگی و ماکسول و با در نظرگرفتن اثرات میدان ویگلری محاسبه شد. همچنین تغییرات چگالی زمینه پلاسما با توجه به اندازه لکه لیزر و توان بهنجار تپ لیزر با نظر گرفتن تغییرات میدان ویگلری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در قطبش راستگرد وقتی اندازه میدان ویگلری افزایش می یابد، اندازه لکه تپ لیزر کاهش یافته و باریکه لیزر بیشتر کانونی می شود. همچنین در قطبش چپگرد هنگامی که اندازه میدان ویگلری افزایش می یابد، متناسب با این افزایش، اندازه لکه تپ لیزر افزایش یافته و باریکه لیزر بیشتر واگرا می شود. از طرفی با افزایش بسامد ویگلری، تغییرات توان دارای یک رفتار صعودی است. به علاوه، چگالی زمینه پلاسما با افزایش میدان ویگلری در قطبش های چپگرد، افزایش می یابد و متناظر با آن در قطبش راستگرد، کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: خودکانونگی، ویگلر تخت مگنتواستاتیک، اندازه لکه تپ لیزر، پلاسمای داغ مغناطیده
  • کمال حاجی شریفی*، سمیرا تاجیک نژاد، حسن مهدیان صفحات 157-166

    در این مقاله ناپایداری رشته ای برخوردی در یک دستگاه باریکه الکترونی- پلاسمای یونیده ضعیف با در نظر گرفتن اثرات میدان مغناطیسی پلاسمای زمینه، به روش شاره ای مورد بررسی قرار گرفته است. با توصیف تعادل اولیه پیکربندی باریکه گرم- پلاسمای سرد در حضور برخورد ذرات باردار با اتم های خنثی و استفاده از تقریب موضعی، رابطه پاشندگی مد ناپایدار (ناپایداری رشته ای) و نتایج حاصل از اثرات دو عامل پایدار کننده برخورد و میدان مغناطیسی و یک عامل ناپایدارکننده جریان و میزان نقش هر کدام در افزایش و کاهش ناپایداری بررسی شده است. نتایج نشان دهنده یک بردار موج بحرانی و یک آستانه مغناطیسی برای ناپایداری رشته ای در یک دستگاه برخوردی مغناطیده بوده به گونه ای که برای اعداد موج بزرگ تر از این مقدار بحرانی و میدان های مغناطیسی بزرگ تر از این آستانه قطع مغناطیسی، ناپایداری در دستگاه قابل مشاهده نیست. بررسی ها نشان می دهد که مقدار عدد موج بحرانی و آستانه قطع مغناطیسی با افزایش چگالی جریان باریکه الکترونی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: ناپایداری جریانی رشته ای، پلاسمای یونیده ضعیف، میدان مغناطیسی، معادلات شاره ای
  • جعفر اسماعیلی*، نرگس یحیایی صفحات 167-176

    به منظور تعیین محل حالت شبه مقید k-P، طیف انرژی جنبشی ترایتون ناظر در برهم کنش گیراندازی تشدیدی کائون متوقف شده در He4(k- + 4He→)Ʃπ)ο +t) را با استفاده از رهیافت کانال های جفت شده محاسبه کرده ایم. در مقایسه طیف های نظری با داده های تجربی یورتسکی با استفاده از روش آنالیز κ2 جرم و پهنای Λ*)1405) را به ترتیبM=1406-1 +1/3MeV/C2-و Г=22/5-2/8 +3/5MeV به دست آورده ایم که در آن سهم گیراندازی از اوربیتال های P‏  و اثرات حالت تشدیدی Ʃ*(1385) در نظر گرفته شده است. در ادامه با تغییر عامل های آزاد پتانسیل برهم کنشیKN - Ʃπ(برد برهم کنش،ß و شدت برهم کنش،s22) نشان داده ایم که جرم و پهنای Λ*)1405) منتج شده از داده های تجربی مذکور تقریبا مستقل از انتخاب عامل های آزاد پتانسیل برهم کنش است.

    A*

    کلیدواژگان: کائون متوقف شده، برهم کنش KN - Ʃπ، Λ*)1405)
  • مسعود ایمانی، علی بیات*، احمد درودی صفحات 177-183

    هواویزها ذرات جامد یا مایع معلق در هوا هستند که تاثیرات زیادی در کیفیت هوا، سلامتی انسان و تغییرات اقلیم دارند. شیدسنج خورشیدی ابزاری برای اندازه گیری مشخصات اپتیکی و فیزیکی هواویزها با استفاده از شدت نور خورشید در طول موج های مختلف از سطح زمین است. در این مقاله طراحی، ساخت و درجه بندی شیدسنج خورشیدی تک کاناله برای مطالعه هواویزها ارائه می شود. عمق اپتیکی هواویزها که معیاری از میزان ذرات معلق داخل جو زمین را نشان می دهد برای روز 15 شهریور 1395 با استفاده از شیدسنج ساخته شده اندازه گیری شد و با اندازه گیری شیدسنج CE 318-2 ساخت شرکت CIMEL  فرانسه مقایسه شد. نتایج هم خوانی خوبی را نشان می دهند.

    کلیدواژگان: شیدسنج خورشیدی، هواویز، سنجش از دور، عمق اپتیکی
  • عسل عطاخانی، فرشید محمدرفیعی*، اعظم غلامی صفحات 185-195

    سلول های متحرک برای حفظ حیات خود، نیاز به حرکت کردن و تغییرشکل غشاء خود دارند. لذا مطالعه عوامل موثر در ایجاد و کنترل بیرون زدگی های غشاء سلول یکی از موضوعات مورد توجه محققین و دانشمندان است. شکل تعادلی و حرکت غشاء، ناشی از نیروهای وارد شده از جانب اکتین های زیر غشاء است. در این مقاله، با ارائه مدلی بر پایه قطبیدگی اکتین های زیر غشاء و ویژگی های فیزیکی آن، به مطالعه بیرون زدگی های ایجاد شده در غشاء سلول می پردازیم. همچنین اثر تغییر کمیت های مختلفی مانند چگالی رشته های اکتین، نرخ پلیمره شدن رشته ها و همچنین تنش وارد شده به غشاء را بر بزرگی بیرون زدگی غشاء بررسی می کنیم.

    کلیدواژگان: بیرون زدگی، تغییر شکل غشاء، رشته اکتین، ناحیه شبه منعطف، ژل
  • عرفان کدیور* صفحات 197-205

    پیرو مطالعات تجربی انجام شده، در این مطالعه، تغییر شکل یک قطره که در حال شارش در شبکه میکروشاره تخت قیفی شکل است، به طور عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه میکروسیال مورد مطالعه، از دو قسمت کانال مستقیم و کانال بازشونده تخت قیفی شکل تشکیل شده است. در این مطالعه، از روش حل متوسط گیری عمقی به جای حل معادله ی استوکس سه بعدی، استفاده شده است. با استفاده از روش عنصر مرزی، معادله ی دارسی برای محاسبه فشار و سرعت در کانال میکروسیال دوبعدی به طور عددی حل شده است. شبیه سازی های عددی نشان می دهد، هنگامی که قطره وارد ناحیه کانال واگرا می گردد، به دلیل خطوط واگرا شکل جریان زمینه، به تدریج تغییر شکل پیدا می کند. نتایج نشان می دهد که بیشینه تغییر شکل قطره در ناحیه ی کانال قیفی شکل تخت به پارامترهای همانند عدد مویینگی، زاویه بازشدگی کانال و شعاع قطره وابسته است. برای اعتبار سنجی نتایج عددی، نتایج با داده های تجربی مقایسه شده است. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و عددی، نشان می دهد که سازگاری بسیار خوبی بین مقیاس عددی بیشینه تغییر شکل قطره و مقیاس آزمایشگاهی آن وجود دارد.

    کلیدواژگان: مایکرو کانال تخت قیفی شکل، سیستم دو فازی، تغییر شکل قطره، روش المان مرزی، معادله دارسی
  • لیلا سپردار، سعید دعوت الحق* صفحات 207-212

    در این تحقیق، ناوردایی هم ریختی مایع متان با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی در آنسامبل بندادی مورد بررسی قرار گرفته است. با رسم نمودار پراکندگی ویریال بر حسب انرژی پتانسیل در چگالی و دمای معین، ضریب همبستگی انرژی- فشار محاسبه شده است. همچنین با تولید نقاط حالت هم ریخت در نمودار فاز (T-ρ)، ناوردایی مقیاسی برخی از خواص استاتیکی و دینامیکی برروی نقاط حالت هم ریخت بررسی شده است. نتایج به دست آمده به دو نکته مهم اشاره دارد. اول این که مایع متان فقط در دمای بالای K300 یک مایع همبسته قوی (مایع ساده) محسوب می شود. نکته دوم این که کمیت های ظرفیت گرمایی، تابع توزیع شعاعی، و ضریب پخش برای نقاط حالتی که هم ریخت هستند، چنانچه در واحد های کاهش یافته بیان شوند ویژگی ناوردایی مقیاسی نشان می دهند. از این رو با دانستن این کمیت ها برای یک نقطه حالت، می توان آنها را برای دیگر نقاط حالت هم ریخت تنها با تغییر مقیاس به دست آورد.

    کلیدواژگان: ناوردایی همریختی، مایع متان، شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • سیدکامیار توکلی، مولاداد نیکبخت* صفحات 213-220

    در این مقاله به بررسی دینامیک انتقال حرارت تابشی دو جسم تیغه ای شکل می پردازیم. در این سامانه ها با توجه به جنس تیغه ها و تعامل گرمایی که با محیط اطرافشان دارند، می توانند در فضای فاز دارای یک و یا چند حالت مانا باشند. مشاهده می شود که در این سامانه ها کمیت هایی مانند فاصله و ضخامت بر حالات مانای این سامانه ها تاثیر گذار است. نشان می دهیم که فاصله میان تیغه ها به مقدار زیادی در مدت زمان به تعادل رسیدن تیغه ها تاثیر گذار است. در سامانه هایی که یک حالت تعادل وجود دارد، صرف نظر از اینکه تیغه ها در چه شرایط اولیه ای باشند، به یک حالت تعادل نهایی میل می کنند.  در اجسامی که گذار فاز در پاسخ اپتیکی آنها رخ می دهد سامانه می تواند با چند نقطه ثابت در فضای فاز همراه خواهد باشد. چنانچه فضای فاز این تیغه ها شامل چند نقطه ثابت باشد، حالت مانای نهایی توسط دمای اولیه تیغه ها مشخص خواهد شد.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت تابشی، دوپایایی، مواد دوفازی، حافظه حرارتی
  • سهراب بهنیا*، واحده رزازی صفحات 221-226

    هسته اتمی به عنوان یک سیستم پیچیده بس ذره ای  تشکیل شده از دونوع فرمیون (نوترون و پروتون) است که بطور خیلی قوی در برهمکنش باهم می باشند.  بررسی خواص آماری  مجموعه ترازهای انرژی هسته اتمی و تاثیر نیروی برهمکنش مابین فرمیونها به خوبی با معیار جدیدی تحت عنوان تئوری ماتریسهای تصادفی توضیح داده میشود. افت و خیز ترازهای انرژی سیستم های کوانتومی بسته به تقارن های هامیلتونی در یکی از آنسامبل های متعامد (GOE)، یکانی (GUE) و هم تافته گاوسی (GSE) قرار میگیرد و اگر در ناحیه انتگرال پذیر باشد در آنسامبل پواسونی قرار خواهدگرفت که با داشتن ویژه مقادیر هامیلتونی سیستم میتوان به تحلیل آماری ترازهای انرژی با استفاده از ماتریس های تصادفی پرداخت. مقاله حاضر با بکارگیری مدل لایه ای هسته ای به کمک تئوری آشوب کوانتومی به بررسی تاثیرنیروی مابین فرمیونها در رفتار ایزوتوپهای Ca48  و Ti48میپردازد.  تفاوت این هسته ها در نوع ذرات واقع در ترازهای ظرفیت میباشد.  بررسی رفتار ترازهای انرژی آنها نشان داد که بدلیل  نیروی برهمکنش قوی مابین پروتون و نوترون  رفتارسیستم در Ti48 نزدیک به GOE خواهد بود در حالیکه  رفتار سیستم در Ca48کمی دور از این رفتار خواهد بود.

    کلیدواژگان: ساختار لایه ای هسته ای، نیروی هسته ای قوی، تئوری ماتریس های تصادفی، تئوری آشوب کوانتومی
  • رضا معظمی* صفحات 227-232

    در این مقاله فاز بری برای توابع موج ذره در یک چاه پتانسیل کروی بینهایت که شعاع آن به صورت بی دررو تغییر می کند را محاسبه می کنیم. برای این منظور لازم است که جوابهای معادله شرودینگر مربوط، که هامیلتونی آن با زمان متغیر است، را داشته باشیم که برای اولین بار در اینجا به دست خواهد آمد. همچنین فاز بری را در حالت یک بعدی برای چاه پتانسیل بینهایت را نیز به دست می آوریم. دیده می شود که این فاز کاملا قابل مقایسه با فاز دینامیکی معمول تابع موج است والبته با علامت مخالف. بنابراین این لازم است که در محاسبات مکانیک کوانتومی مورد لحاظ قرار گیرد.

    کلیدواژگان: فاز بری، فاز هندسی، چاه پتانسیل کروی بی نهایت
  • مسعود مهرابیان*، سعید بیگ زاده صفحات 233-240

    بازده تبدیل نسبتا کم انرژی (PCE) سلولهای خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی (QDSSCs) به بازترکیب بار در سطوح مشترک مربوط می شود. فرایند بازترکیب بار را می توان با پوشاندن لایه QD با یک نیمه رسانای گاف پهن مانند ZnS، که به عنوان یک لایه مسدود کننده بین QD ها و مواد انتقال حفره (HTM) عمل می کند، متوقف کرد. در مطالعه حاضر، برای بهبود PCE از سلول های خورشیدی حساس به نقطه کوانتومی PbS، لایه مسدود کننده ZnS بر روی PbS (QDs) با استفاده از روش جذب و واکنش متوالی لایه یونی (SILAR) در دمای اتاق و فشار محیط، با موفقیت ساخته شد. اثر ضخامت لایه ZnS بر خواص فتوولتائیک با تغییر تعداد چرخه های پوشش دهی (n) مورد بررسی قرار گرفت.. نتایج تجربی نشان داد که لایه مسدود کننده ZnS عملکرد فتوولتائیکی QDSSC های PbS را با جلوگیری از فرایند بازترکیب بار بهبود می بخشد. سلول خورشیدی حاوی ZnS با 6n= لایه برای پارامترهای چگالی جریان اتصال کوتاه (Jsc)، فاکتور پرشدگی (FF) وPCE ، به تریب مقادیر بیشینه mA.cm-211/11، 37/60٪ و 96/3٪ را نشان داد. با افزایش تعداد چرخه های پوشش دهی تا مقدار بهینه ی 6 بازده سلول خورشیدی بهبود یافت. ما دلایل این بهبود را کشف کرده و نشان دادیم که این امر بخاطر کاهش بازترکیب الکترونهای تزریق شده نوری با حفره های HTM میسر شده است. اثر چرخه های پوشش دهی توسط طیف UV-Vis و تحلیل چگالی جریان- ولتاژ مورد بررسی قرار گرفت.

    کلیدواژگان: لایه مسدود کننده ZnS، نقاط کوانتومی، بازترکیب بار، عملکرد فوتوولتائیکی
|
  • Aeyed Mohammad Amini Page 0


    Iranian Journal of Physics Research has been publishing since 1996. We are giving a short report on this experience and the progress of IJPR.

  • A Ramezani Moghaddam*, J Rahighi, M Lamehi, P Khodadoost, Y Radkhorrami Pages 1-17

    The main goal of this work is to get the fabrication technology of the insertion devices. A prototype undulator with the period of 48mm and the peak magnetic field of 0.75 T has been fabricated using NdFeB-SH35 magnets based on the cooperation between ILSF and NSTRI. The total magnet length is 483 mm and the number of periods is 8. The magnetic parameters of the undulator are determined in order to reach the first and third harmonics. The photon energy should cover 260 eV to 2000 eV range. In order to control the strong attractive magnetic force between the upper and lower arrays, a special mechanical mechanism has been designed and fabricated. The source of errors in the magnetic field has been discussed. The share of each errors has been investigated in the total magnetic field and their effects on the harmonics intensity have been studied. The RMS field error has been obtained to be 0.4%; also, the first and third harmonics intensity reached to more than 80% of the ideal intensities in the presence of the real magnetic field.

    Keywords: planar undulator, permanent magnets, synchrotron radiation, field error, Hall probe
  • S M Esfandfard, M R Elahifard*, R Behjatmanesh, Ardakani, H Kargar Pages 19-30

    In this work, the formation of oxygen-vacancy defect in 3d metals-doped TiO2 anatase and rutile structures is first investigated. The systematic calculations of formation energy, crystalline stability, band structure and density of state (DOS) of TiO2 samples of anatase and rutile doped with 3d transition metals with and without oxygen defect is done using FHI-aims as a software package based on the density functional theory. The results of this research show that 3d impurities can influence the formation energy of O-vacancy defect noticeably, where all studied dopants except Mn and Zn diminish the formation energy of O-vacancy, leading to a higher activity. Also, among 3d transition matals, only Fe impurity in the presence of O-vacancy shows an inhibitor effect for the transition phase of anatase to rutile. The results of the band structure and DOS also show that the presence of O-vacancy defect in both anatase and rutile phases, in addition to creating occupied defect states under the conduction band, can lead to the appearance of a semiconductor of type n, as well as increasing the original band gap. Also, with O-vacancy, the presence of 3d impurities create defect states shifted to a lower energy from the conduction band to the valance band by increasing the atomic number of impurities. Here, with Fe, Ni, Co and Cu impurities, defect states appear inside the band gap, extending the exciting range of TiO2 photocatalyst to the visible region. The analysis of partial DOS also shows that the 3d orbital of impurities has the main contribution to the defect states.

    Keywords: TiO2-based photocatalysts, anatase, rutile, oxygen-vacancy defect, 3d-transition matals, band structure, density of state
  • M R Amani Pour*, A Mazaheri, B Nazari Pages 31-36

    In this paper, the set-up of a multi-mode fiber optic sensor for measuring glucose in aqueous solutions is investigated and evaluated. The basis of this sensor is based on the Fresnel Reflection. In this setup, a helium-neon laser is used as a light source, a fiber optic probe, photocell as detector and a digital multimeter. The statistical analysis of the recorded data shows a highly linear behavior in the range of 2 to 25 mM in the glucose solution. The sensitivity and detection limit of this fiber optic sensor are 11.4 mV/mM  and 2.5 mM, respectively.

    Keywords: Multi – mode fiber optic sensor, Glucose solution, Fresnel reflection
  • R Ebrahimi, Jaberi, J Nematollahi, H Gharagoozloo, S Jalali, Asadabadi*, M Jamal Pages 37-48

    In this paper, we study the structural and electronic properties of the cubic PbTiO3 compound by using the density functional theory. For the calculation of band structure and density of states, we use the modified Becke–Johnson exchange potential proposed by Tran and Blaha (TB-mBJ), including the relativistic spin-orbit coupling (SOC). The results obtained from TB-mBJ functional and SOC calculations show that the calculated band gap is 2.18 eV. IRelast computational package is very recently implemented into the WIEN2k code and can be used to calculate the elastic constants of the crystal structures, where IR stands for Iran. We calculate the elastic constants of this compound by the IRelast code using the PBE-GGA, PBEsol-GGA, LDA, BPW91 and Engel-Vosko functionals. Then, by these elastic constants, we obtain some other related physical quantities such as shear constant, bulk modulus, Young’s modulus and Poisson’s ratio. Furthermore, we calculate the ductility of the compound under question. The calculated ductility shows that our compound is formable and not fragile. The effect of pressure on the elastic constants shows that C11, C12 and C44 are increased as the pressure is raised inside the considered pressure interval. Furthermore, the longitudinal and transverse sound velocities are derived for the compound using its calculated elastic constants. The results, therefore, show that the sound velocities, like elastic constants, are increased as pressure is raised .

    Keywords: density functional theory, band structure, density of states, elastic constants, sound velocities
  • F Bagherpour*, B Abediravan Pages 49-59

    In this study, the electronic structure of armchair silicene nanoribbons (ASiNRs) is investigated for various widths using first-principle calculations and the framework of the density functional theory. Electronic structure of ASiNRs shows a direct band gap which is decreased  with increasing the nanoribbon's width, showing an oscillatory behavior. The effective Coulomb interaction between localized electrons plays an important role in describing the reason underlying the electronic and magnetic ordering of the material, as well as the intensity of the correlation effects. Thus, we further investigate the screening of the Coulomb interaction in ASiNRs by employing ab initio calculations in conjunction with the constrained random-phase approximation (cRPA) and determine the values of  effective on-site Coulomb interaction (Hubbard U) for them. The values of  Hubbard U parameters for ASiNRs are significant and more than the ones in pristine silicene, indicating a strong correlation effect in these compounds. According to the intensity of different quantum confinement effects in these nanoribbons, the values of  on-site Coulomb interaction parameters, similar to the previous results, turn out to be small, which vary as a function of increasing the ribbon widths. Moreover, in the edge of nanoribbon, the effective Coulomb interaction patameters are greater than the inner parts, showing   the lower screening of  the Coulomb interaction between the localized electrons in the edge of nanoribbon. Finally, the results of the study of the off-site Coulomb interaction show that the Coulomb interaction is weakly screened at short distances, while at large distances if about 12 Å, it is unscreened, which is in a good agreement with the recent studies on the  low dimensional systems. This inefficient screening at large distances can explain the existence of a remarkable quasiparticles correction in GW approximation and exciton binding energy in ASiNRs.

    Keywords: armchair silicene nanoribbons, cRPA, density functional theory, Hubbard U, electronic correlation
  • F Rahmani*, H Darvish Motevalli Pages 61-68

    Investigation of Hydrocarbon reservoir is important, so it is essential to predict and explore them precisely. One of the methods is well logging, which can transfer the probe or tool in the well to measure one or more characteristics. Nuclear well logging includes radioisotope source and at least one detector. In this work, emission direction of neutrons from the 241Am-Be neutron source toward the calcite formation has been investigated using MCNPX 2.6 to obtain the best precision in determining the liquid porosity. The results show that emission direction of 20 in degree with the resolution porosity of 3% in counts is recorded in detectors; as well; there is no decrease in depth penetration, providing speed of tools.

    Keywords: nuclear well logging, neutron source, MCNPX 2.6, emission direction, epithermal neutron detector
  • S Alikhanzadeh, Arani, Z Pezeshki, Nejad, M Almasi, Kashi* Pages 69-74

    This paper demonstrates the results of the detailed studying of the magnetic behavior of Co2FeAl alloy nanoparticles synthesized through a co-precipitation method. First order reversal curves (FORCs) diagrams were used consequently. The obtained results showed that the prepared alloys consist of a mixture of the low-coercivity grains (Hc ~ 0), and interacting single-domain high-coercivity grains. Elongated FORC diagrams along Hc axis indicated a wide particle size distribution in the products. Spherical and uniform nanoparticles with a size distribution of 30-90nm were observed in the SEM and TEM images of the synthesized samples. Maximum values of Ms (about 91.5 emu/g), and coercivity (487 Oe) were obtained for the sample synthesized with the optimum annealing conditions up to 700 ̊C with 10 ̊C/min.

    Keywords: Heusler alloy, Co2FeAl nanoparticles, FORC analysis, co-precipitation method
  • S Namvar, A R Ganjovi*, M A Bassam Pages 75-88

    In this paper, the laser ablation process based on the irradiation of nanosecond pulsed lasers on a copper target surface in the presence of Helium gas is studied. The dynamical behaviors of the generated plasma in the helium gas and evaporated copper at the atmospheric pressure are examined using a laser pulse, laser wavelength of and intensity of 7×1010W/cm2. A one-dimensional thermal model is used and, the numerical results show that, if the ionization and laser absorption processes in plasma plume are considered, the plume dynamics is strongly affected. It is seen that, the ionization at the copper surface will be increased during the laser pulses irradiation. On the other hand, the ionization degree for both the copper and helium is significantly varied according to their atomic structure. Moreover, for laser intensity in the range of 108 to 5×109W/cm2, the laser ablation is not occurred. The laser ablation threshold is about 5×109W/cm2. The first order ionization for copper is the dominant process in the proximity of both the target surface and mixed layer. On the other hand, in the plasma core, the second order ionization of copper is dominant. Besides, it is shown that, in the proximity of the target surface, the influences of photoionization and reverse Bremsstrahlung absorption for the electron-neutral are higher. In addition, the target parameters, including melt depth, evaporation depth and rate, plasma density, helium gas density, expansion velocity, plasma temperature and laser intensity reaching the copper target surface are studied.

    Keywords: laser ablation, plasma plume expansion- laser irradiance, photoionization, reverse Bremsstrahlung absorption
  • S Norouzi, N Shahtahmassebi*, M Behdani, M Rezaee Roknabadi Pages 89-100

    In this work, using plane wave method in the framework of density-functional theory, we calculated clamped-ion and relaxed-ion elasticity, stress and strain piezoelectric independent coefficients for seven stable combinations of honeycomb monolayers XY (X:B,Al,Ga,In ; Y:N,P,As,Sb). The coefficients calculations by two methods of density functional perturbation theory (DFPT) and finite difference (FD) have been done with very good agreement. The results showed that seven combined BN, BP, BAs, BSb, AlN, GaN and InN have honeycomb structure and polarized, and because of the 3m point-group symmetry in this class of 2D materials only exhibit two  independent  elasticity coefficients and one independent stress or strain piezoelectric coefficient. Among the seven combinations, the highest relaxed-ion piezoelectric coefficients calculated for AlN(d11=3.05 pm/V) and InN (d11=7.01 pm/V) .The group of 2D polarized materials that exhibit simultaneously piezoelectric and semiconducting properties are good candidates for use in the new branch of nanotechnology called nanopiezotronics.

    Keywords: piezoelectricity, two-dimensional materials, binary compounds III-V, density functional perturbation theory
  • S N Seyed Reihani*, A Azadbakht, E Mirzahossein, M Mottaghian, M Babaei Pages 101-108

    Efforts have been made to study the behavior of complex materials in micrometer dimensions with various techniques. One of these methods is the use of optical tweezers for biophysical applications. Red blood cells, as the most abundant blood-forming cells, play an important role in the life of living organisms, and their unique mechanical properties are important. In this report, the study of soft materials is done using light tweezers. This work investigates micrometer particle movements in the optical trap and also, when they are connected to a red blood cell. The tweezers allow the Newtonian fluid viscosity, such as water and glycerin, to measure the mechanical properties of viscoelastic materials, such as red blood cells.

    Keywords: optical tweezers, red blood cell, cell microrheology, viscoelasticity, blood disease
  • M Jamshidi Farsani, H Rabani*, M Mardaani Pages 109-115

    In this paper, we study the electronic conductance of a nanoribbon with square lattice by using Green’s function theory within the tight-binding approach. For this purpose, we separate the conductance modes in the ideal parts by using a suitable unitary transformation in order to obtain the analytic formula for the corresponding self-energies. Then, we present a fast computer algorithm based on the Fisher-Lee formula for the calculation of the system conductance. The results show that the distribution of electrical impurities with different on-site energies leads to the different values of the system electronic conductance and it is generally decreasing.

    Keywords: electronic conductance, nanoribbon, electrical impurity, Green’s function
  • M Fakharpour* Pages 117-127

    In this work, the extinction spectra of the nano-structure of the Tilt Helical and Stair-like Towers of Mn thin films were obtained using discrete dipole approximation (DDA) simulation for both s-and p-polarization at two incident light angles of 10°, and 60° at different azimuthal angles for the there samples with different tilt. Obtained results are compared with the experimental optical extinction spectra. The plasmonic peaks appeared at wavelength about 600 nm for both experimental measurments and theory calculations. The experimental spectra for some of the samples are changed in some of the azimuthal angles which are called spectral abnormal. These abnormals is due to the change of the tilt angle and increasing the shadowing effect in the structure of the film, which this may cause increasing the surface fraction of void and forming defects in the structure. However, in the simulation results are not observed these obnormals beacause the voids and defects in the structure becomes negligible and this is the most difference important in spectra obtained for both the experimental and theory results.

    Keywords: nano-structure of the Tilt Helical, Stair-like Towers, discrete dipole approximation, extinction spectra
  • M Safari*, M Hakimi Pages 129-137

    In this study, the Co2FeX (X=Ge, Si) Heusler compounds with 30 valence electrons, which are made by using mechanical alloying and arc melting methods were studied. The crystallization of samples was confirmed by XRD data in both manufacturing methods. The results showed that the presence of Si than Ge in the compound played a more effective role to creation a large scale atomic ordering, and the maximum saturation magnetization is related to one of the Co2FeSi samples equal to 5.24 . However, the amount obtained is still less than the predicted value by the Slater-Pauling due to this fact that the sample isn’t single crystalline. The microstructure analysis showed that Ge has been working more effective than Si on the enhancement of crystalline nucleation in the milling process. Although the crystallite growth in the annealing process is more rapid in the presence of Ge due to the lower melting point of Ge than Si. The great coercivity observed in the milled sample of Co2FeSi compound was related to the significant anisotropy caused by the atomic ordering and also the large volume of crystallite boundary as barriers into wall movement of domains.

    Keywords: Heusler Alloys, Magnetism, Half Metal, Milling, Coercivity, Mechanical alloying, Arc melting
  • M Danaie*, S Khani, E Noorozzadeh, M Vahdani Pages 139-147

    In this paper, the performance of the buffer layer of Cadmium Telluride (CdTe) thin film solar cell was optimized using SCAPS software. At first, five different buffer layers including CdS, In2S3, ZnO, ZnSe and ZnS with variable thicknesses from 10 to 100 nm have been replaced in the structure of the solar cell and it has been observed. As the thickness of the buffer layer is increased, the efficiency decreases.Due to the increase of thickness light absorption in the structure is increased and less light is absobed in CdTe layer. The reason behinf this incident is described physically. Then the performance of the solar cell with different buffer layers is compared, and the effect of each of the layers on the four main parameters of the solar cell has been investigated. Simulation results show that the ZnS buffer layer has a higher efficiency in all thicknesses than other materials which originates from the fact that the bandgap of this material is bigger than other materials.

    Keywords: solar cell, thin film, Buffer layer, band gap, absorbing layer
  • M Abedi, Varaki, S Jafari* Pages 149-155

    In this paper, the self-focusing property of an intense circularly polarized laser pulse in hot magnetized plasma is investigated theoretically. First, an envelope equation governing the spot-size of the laser beam for both left- and right-hand polarizations has been derived in the presence of a planar wiggler. Furthermore, non-linear dispersion relation of laser pulse is obtained by using Maxwell’s equations and relativistic fluid momentum equation. The numerical results show that with increasing the wiggler field, strength self-focusing of the right-hand polarization laser pulse is enhanced, while for the left-hand polarization, laser de-focusing is enhanced. In addition, it is shown that with increasing the wiggler frequency, the normalized laser power has an enhancing behavior. Besides, it is found that effect of the wiggler field on the density profile in the right-hand polarization is more prominent.

    Keywords: self-focusing, planar magnetostatic wiggler, laser spot-size, hot magnetized plasma
  • K Hajisharifi*, S Tajik, Nezhad, H Mehdian Pages 157-166

    In this paper, the collisional filamentation instability of an electron beam-weakly magnetized and ionized plasma has been investigated in the presence of background plasma, using the fluid description. By describing the equilibrium configuration in the presence of binary collision terms between charged and neutral particles and using the local approximation method, the dispersion relation (DR) of instable mode (filamentation instability) has been obtained and the effect of collision and magnetic field driven-destabilization and current-driven stabilization on the growth rate of instability has been studied. The results show the cut-off wave number and the magnetic threshold for the filamentation instability in the collisional magnetized plasma in which the instability will disappear for the larger wave number and larger magnetic fields. Studies show that the value of cut-off wave number and magnetic threshold are raised by increasing the electron beam current density.

    Keywords: current filamentation instability, wealky ionized plasma, magnetic field, fluid equations, collision
  • J Esmaili*, N Yahyaei Pages 167-176

    To determine the position of  quasi-bound state, the triton kinetic energy spectrum in the resonant capture of  at rest in  is calculated by a coupled-channel procedure. An  analysis of theoretical spectra to experimental data yielded the mass and width of , respectively, and, where a possible population of and a small p-orbit capture contribution are taken into account. The calculations show that by the variation of  potential parameters (range parameter, , and strength parameter,), the mass and width of  are almost independent of the potential parameters.

    Keywords: Λ*(1405), stopped kaon, interaction KN - Ʃπ
  • M Imani, A Bayat*, A Daroudi Pages 177-183

    Aerosols are tiny liquid or solid particles suspended in the air have a strong influence on air quality, human health and climate change. Sun-photometer is a tool for measuring the optical and physical characteristics of aerosols by using sunlight at various wavelengths from the Earth surface. In this paper, the design, construction, and calibration of a single channel sun-photometer is presented. Aerosols optical depth is amount of suspended particles in the Earth atmosphere was measured by the sun-photometer on September 5, 2016, and the results are in good agreement with the measurements of a CE 318-2 sun-photometer manufactured by the French CIMEL company.

    Keywords: Sun-photometer, Aerosols, Remote sensing, Aerosol optical depth
  • A Atakhani, F Mohammad Rafiee*, A Gholami Pages 185-195

    Motility and membrane deformation are crucial to motile cells. Therefore formation of protrusion in the membrane has been the subject of various studies. The stable shape of the membrane and also its movements are controlled by the forces exerted by actin filaments. In order to study the protrusion behavior, we represented a toy model based on actin filaments polar characteristic and elastic characteristic of the membrane. We also studied the effect of changing physical parameters such as filament density, the membrane tension, and the polymerization rate on the shape and the magnitude of the protrusion.

    Keywords: protrusion, membrane deformation, actin filament, semi-flexible region, gel
  • E Kadivar* Pages 197-205

    Motivated by recent reported experiments, droplet deformation in a flat funnelform diverging microfluidic channel has been numerically studied. The structure of our microchannel is composed of two consecutive elements including a straight channel and a diverging channel. In this work, instead of solving the 3D Stokes equation, we solve a depth-averaged problem which is labeled two-dimensional problem. Employing the boundary element method (BEM), we numerically solve the Darcy equation in the two-dimensional and investigate droplet motion and droplet deformation as the droplet enters the flat funnelform diverging channel. Numerical simulations indicate that when a deformable droplet approaches the intersection of straight channel and funnelform diverging channel, the droplet decelerates and deforms. We numerically find that maximum deformation of droplet depends on droplet size, capillary number, and channel geometry. Our numerical scaling is in good agreement with the experimental scaling reports.

    Keywords: funnel form microfluidic, droplet deformation, two-phase system, boundary element method, darcy equation
  • L Separdar, S Davatolhagh* Pages 207-212

    In this paper, isomorph invariance of liquid methane is investigated by means of constant-NVT molecular dynamics simulations. According to the data extracted from simulations, equilibrium fluctuations show strong correlation between potential energy U and virial W. We also generated isomorph state points and investigated invariance of certain thermodynamic, structural, and dynamical properties. The result show methane is a strongly correlated liquid for temperatures at and above 300K such that the specific heat, radial disturbution function, and diffusion are invariant for state points generated along an isomorph curve when expressed in reduced units. Hence by knowing these properties at one state point, they can be obtained for other isomorphic state points by simple rescaling.

    Keywords: Isomorph invariance, Liquid methane, Molecular dynamics simulation
  • S K Tavakoli, M Nikbakht* Pages 213-220

    In this paper, we study the dynamics of the radiative heat transfer of between two slabs. In these systems, depending on the type of slabs and the thermal interaction they have with their surroundings, they can have one or several stable states in the phase space. It can be seen that in these systems, quantities such as distance and thickness affect the states of these systems. We show that the distance between the slabs greatly affects the slabs reaching equilibrium. he Temperature of slabs in systems which has one equilibrium states, reach this state, regardless of the initial temperatures. However, systems with phase-change materials, could have several fixed points in their phase space. If the phase space of the system contains several fixed points, the final state of the system will be determined by the initial temperature of the slabs.

    Keywords: radiation heat transfer, bi-stability, phase-change materials, thermal memory
  • S Behnia*, V Razazi Pages 221-226

    The atomic nucleus is a complex many-body system that consists of two types of fermion (neutron and proton). They are in the strong interaction. The statistical properties of energy levels and influence of strong force between these fermions are well described by random matrix theory. Resonance of energy levels depends on the Hamiltonian symmetry placed in one of the GOE, GUE and GSE ensembles or in the integrable system in a Poissonian ensemble. We can study resonance of energy levels of one system with eigenvalues of the Hamiltonian. This paper by using the nuclear shell model investigate the influence of strong force on the nuclear structure in Calcium and Titanium isotopes with quantum chaos theory. Difference between these isotopes is in their Valance particles. Investigation the energy levels of them is show that behavior of the nuclear system in   Ti48 is very close to GOE ensemble but in Ca48 is a little bit far from this behavior

    Keywords: Nuclear shell model, Strong force, Random matrix theory, Quantum chaos theory
  • R Moazzemi* Pages 227-232

    In this paper we calculate the Berry phase for a wave function of a particle in an infinite spherical potential well with adiabatically varying. In order to do this, we need the solutions of the corresponding Schrödinger equation with a time dependent Hamiltonian. Here, we obtain these solutions for the first time. In addition, we calculate the Berry phase in one dimensional case for an infinite potential well. We see that this phase is comparable with the usual dynamical phase but with different sign. Therefore, it is important to take it into account in the quantum mechanical calculations.

    Keywords: Berry phase, Geometrical phase, infinite spherical potential well
  • M Mehrabian*, S Beygzadeh Pages 233-240

    The relatively low power conversion efficiency (PCE) of quantum dot sensitized solar cells (QDSSCs) is attributed to charge recombination at the interfaces. Charge recombination process could be suppressed by coating the QD layer with a wide band gap semiconductor such as ZnS, which acts as a blocking layer between the QDs and hole transport material (HTM). In present study, to improve PCE of PbS quantum dot sensitized solar cells, ZnS passivation layer has been successfully fabricated on PbS (QDs) by simple successive ion layer adsorption and reaction (SILAR) method at room temperature and ambient pressure. The effect of ZnS layer thickness on the photovoltaic properties was investigated by changing the coating cycles (n). Experimental results showed that ZnS passivation layer improved the photovoltaic performances of PbS QDSSCs by hindering the charge recombination process. The solar cell containing of ZnS layer with n=6 showed higher (short-circuit current density (Jsc), fill factor (FF) and PCE of 11.11mA.cm-2, 60.37% and 3.96%, respectively. By increasing the number of coating cycles to an optimum value of 6, the solar cell efficiency improved. We explored the reasons for this improvement and demonstrated that it is caused by a lower charge recombination of photo-injected electrons with the holes of HTM. The effect of coating cycles has been investigated by UV–Vis spectra and current density–voltage analysis.

    Keywords: ZnS passivation layer, Quantum dots, charge recombination, photovoltaic performance