فهرست مطالب

  • پیاپی 56 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/10
  • تعداد عناوین: 7
|
  • شکوفه گرانمایه*، نگین پورزادی صفحات 1-10

    امروزه یکی از مهم ترین مسائل در جوامع انسانی ، حفاظت محیط زیست و بازیافت مواد است و با توجه به محدود بودن ذخایر مواد نفتی ، زغال سنگ و گاز که چرخ های صنایع را به حرکت در می آورند بشر در پی راهی برای استفاده بهینه از این صنایع تجدید ناپذیر است . کربن های متخلخل بدلیل مساحت سطح بالا و تخلخل زیادی که دارند می توانند در زمینه های : کاتالیزوری، بازیافت، جداسازی، ذخیره سازی،دارورسانی و...مورد استفاده قرار گیرند .طراحی مولکولی مواد کربنی متخلخل به منظور تنظیم خواص درونی آن ها از قبیل: هدایت گازی و الکتریکی یا بررسی برهمکنش آن ها با مولکول های مهمان صورت گرفته است. در این مقاله به بررسی دو استراتژی بالا به پایین و پایین به بالا به سمت تولید کربن های متخلخل آمورف و بلوری، انواع قالب ها برای سنتز کربن های متخلخل ، عوامل موثر بر طراحی حفرات مواد کربنی متخلخل، انواع کربن های متخلخل و در نهایت کاربرد های مواد کربنی متخلخل می پردازیم.

    کلیدواژگان: مواد نانومتخلخل کربنی، سنتز کربن متخلخل، چارچوب های فلز-آلی، اصلاح سطح
  • معصومه فروتن*، احمد بوداقی صفحات 11-18

    شبیه سازی دینامیک مولکولی یکی از تکنیک های محاسباتی کامپیوتری است که برای بازسازی رفتار سیالات بر روی سطوح در مقیاس مولکولی می تواند به کار می رود. در سال های اخیر بررسی ترشوندگی نانوساختارها مانند گرافن و نانوذرات و نیز سطوح فلزی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده است زیرا کنترل ترشوندگی روی سطوح، کاربردهای زیادی در علوم مختلف به ویژه در ساخت سطوح هوشمند دارد. شبیه سازی دینامیک مولکولی می تواند برای تکمیل و یا تایید داده های تجربی مربوط به برهم کنش سیال و سطح بستر مورد استفاده قرار گیرد. در بررسی ترشوندگی با رویکرد شبیه سازی دینامیک مولکولی، معمولا کمیتهای زیر محاسبه می گردند که در کار حاضر شرح داده میشوند. زاویه تماس، کشش سطحی، پروفایل دانسیته سیال بر سطح، تعداد پیوند هیدروژنی، جهت گیری مولکولی، پارامتر نظم، انرژی برهمکنش سیال و سطح، و ضریب نفوذ. از بین کمیتهای فوق، دو کمیت زاویه تماس و کشش سطحی از طریق تجربی نیز قابل اندازه گیری هستند و میتوانند اطلاعات ارزشمندی راجع به پدیده ترشوندگی ارائه دهند. با توجه به میزان نیروی پیوستگی بین مولکول های آب و نیروی چسبندگی بین مولکول های آب و سطح، مقدار زاویه تماس و در نتیجه ترشوندگی سطح تحت تاثیر قرار میگیرد. در حالتی که سطح دارای زبری است دو مدل اصلی ونزل و کسی باکستر برای توضیح رفتار قطره روی سطح ارائه شده است. در مدل ونزل مایع فضای بین زبری های و فرورفتگی های سطح توسط سیال پر می شود. از سوی دیگر، رفتار سیال در مجاورت سطح تا حد زیادی تحت تاثیر ماهیت سطح قرار می گیرد و تعیین کشش سطحی نقش مهمی در درک رفتار فوق بازی می کند.

    کلیدواژگان: ونزل، وکسی باکستر، چگالی سیال، زاویه تماس، جهتگیری مولکولی، تعداد پیوند هیدرژنی
  • مسلم جهانی*، جواد فیضی صفحات 19-27

    ابعاد کوچک، قابل حمل بودن، حساسیت، انتخاب پذیری بالا و گستره خطی وسیع خصوصیات ویژه حسگرهای الکتروشیمیایی هستند. در حسگرهای صفحه چاپی SPEs، سیستم الکترودی الکترودهای کار، مرجع و کمکی بر روی یک لایه واحد چاپ شده و با توجه به پاسخ های خطی و سریع، نیاز کم به انرژی، قابلیت کار در دمای محیط و تهیه آسان، می توانند مناسب ترین گزینه برای آنالیز درمحل باشند. برای بهبود عملکرد SPEs، سطح الکترود کار را می توان با فلزات نجیب، نانوذرات، آنزیم ها، توالی-های DNA و پلیمرهای قالب گیری شده مولکولی اصلاح نمود. حسگرهای مختلفی مبتنی بر اصلاح SPEs توسط آنزیم ها برای اندازه گیری باقی مانده آفت کش ها معرفی شده اند. واکنش آنزیم با سوبسترای خود گونه های الکتروفعال تولید می نماید که به صورت الکتروشیمیایی قابل اندازه گیری هستند. آفت کش به عنوان عامل مهار کننده، از فعالیت آنزیم کاسته و متناسب با آن جریان عبوری نیز کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: الکترودهای صفحه چاپی، حسگرهای الکتروشیمیایی، نانوذرات، آفت کش ها
  • پردیس کاظمی اسفه، زهرا اعلایی* صفحات 28-35

    در این مقاله، یک نانو سنسور مبتنی بر رزوناتور حلقه مربعی فوتونیک کریستالی برای اندازه گیری فشار طراحی و شبیه سازی شده است که عملکرد آن بر اساس تغییرات ضریب شکست سیلیکون و طول موج رزونانس می باشد. این نانو سنسور برای اندازه گیری فشار در محدوده GPa 0 تا GPa 8 پیشنهاد شده است. برای تشخیص محدوده طول موج رزونانس سنسور فشار، در محاسبه شکاف باند فوتونی از روش بسط امواج تخت و همچنین برای به دست آوردن پارامترهای عملیاتی سنسور از روش تفاضل متناهی در حوزه زمان استفاده شده است. مقدار حساسیت و فاکتور کیفیت نانو سنسور فشار طراحی شده به ترتیب برابرnm/GPa 8 و 55/995 است. ساختار سنسور به علت سایز کوچک و فشرده، مناسب برای استفاده در صنعت نانوالکترو مکانیک نوری و فناری های نانو می باشد.

    کلیدواژگان: سنسور نوری، سنسور فشار، فوتونیک کریستال، فاکتور کیفیت، حساسیت
  • حسین دشتی خویدکی*، حدیث کریمی، موسی سلیمانی صفحات 36-43

    هدف از این کار تحقیقاتی، بررسی جذب سطحی گاز NO2 بر روی نانوقفس های نافلزی B12N12 و B12P12به روش محاسباتی است. برای این منظور، آرایش های جذبی متفاوتی برای جذب گاز NO2 بر روی سطح این نانوقفس ها در نظر گرفته شد و ساختارهای مورد نظر با استفاده از نظریه تابعیت چگالی DFT به روش M062Xو با استفاده از مجموعه پایه 6-31G بهینه سازی گردید. سپس، هر یک از پارامترهای ترمودینامیکی و نیز پارامترهای کوانتومی مربوطه محاسبه گردید. نتایج پارامترهای ترمودینامیکی از جمله انرژی جذب نشان داد که از میان شیوه های جذب مختلف، جذب دو اتم اکسیژن NO2 بر روی دو اتم نیتروژن نانوقفس B12N12، قویترین حالت جذب را دارد درحالی که جذب یک اتم اکسیژن NO2 بر روی اتم بور نانوقفس B12P12، قویتر از سایر شیوه های جذبی است. پارامترهای کوانتومی نیز نتایج فوق را تایید کردند. همچنین، بررسی ماهیت پیوند با استفاده از نرم افزار اتم در مولکول AIM نشان داد که مناسب ترین شیوه های جذب فوق به ترتیب از نوع واندروالسی ضعیف و یونی- الکتروستاتیک قوی می باشند.

    کلیدواژگان: نانوقفس، B12N12، B12P12، NO2، DFT، QAIM، M062X و 6-31G
  • نفیسه معماریان*، مصطفی چنگیزی صفحات 44-48

    در این مقاله خواص الکترونی یکی از جدیدترین آلوتروپهای کربن به نام کربن H18 با استفاده از روش محاسبات اصول اولیه مبتنی بر نظریه تابعی چگالیDFT و به کاربردن تقریب شیب تعمیم یافته GGA بررسی شده است. این ساختار دارای هیبریداسیون دوگانه sp2-sp3 است و در سلول واحد آن 18 اتم کربن وجود دارد. خواص الکترونی H18 شامل ساختار نواری، چگالی حالت های الکترونی و چگالی بار در صفحات بلوری مختلف محاسبه شد. نتایج ساختار نواری نشان داد که این ساختار خاصیت فلزی دارد. مشاهده شد که اتم ها توزیع چگالی حالت های یکسانی ندارند و بیشترین سهم چگالی الکترونی در نزدیکی تراز فرمی مربوط به اوربیتال Px اتم های C3 است و اتم های C2 تقریبا هیچ تاثیری بر چگالی حالت ها در نزدیکی تراز فرمی ندارند.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، آلوتروپ های کربن، کربن H18، ساختار نواری، چگالی حالت های الکترونی
  • فاطمه شریعتمدارطهرانی*، جواد علی پور زردکوهی، مریم علیان نژادی صفحات 49-56

    لایه های نازک فلزی به دلیل کاربرد گسترده درحوزه های مرتبط با سلول خورشیدی، حسگر، میکروسکوپ الکترونی و طیف سنجی، تشخیص و درمان بافتهای سرطانی، هوافضا، ارتباطات راه دور، لیزرها، خودرو و... مورد توجه خاص قرار دارند. در این مقاله فرایند لایه نشانی فلزات کاربردی آلومینیوم، مس، قلع و نقره با روش تبخیر حرارتی با استفاده از روش المان محدود شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که نوع فلز بر روی ضخامت لایه های نازک تاثیر بسزایی دارد اما میزان یکنواختی ضخامت لایه ها مستقل از این پارامتر است. همچنین بررسی ها نشان داد که تغییر فشار باعث تغییر توزیع ضخامت می شود اما میزان یکنواختی ضخامت لایه ها را تحت تاثیر قرار نمی دهد. همچنین نرخ لایه نشانی فلزات فوق در فشار 50 و 100 پاسکال ارائه شد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، لایه نازک فلزی، تبخیر حرارتی، ضخامت لایه
|
  • Pages 1-10

    One of the most important issues in human societies today is environmental protection and recycling materials, and given the limited resources of oil, coal and gas that drive industrial wheels. Humanity is looking for a way to optimal use of these non-renewable industries. Porous carbon due to its high surface area and high porosity can be used in the fields: Catalytic, Recycling, Isolation, Storage, Pharmaceuticals and.The molecular design of porous carbon materials to adjust their intrinsic properties Such as: Gas and electric conduction or checking their interaction with guest molecules. This paper examines two top-down and down-and-up strategies towards the production of porous amorphous and crystalline carbon، Types of templates for the synthesis of porous carbon، Factors affect in design of porous carbon cavities، Various types of porous carbon and finally, the application of porous carbon materials.

    Keywords: Nano porous carbon materials, synthesis of Porous carbon, metal-Organic framework, Surface modification
  • Pages 11-18

    Molecular dynamics simulation is one of the computerized computational techniques that can be used to reconstruct the fluid behavior on surfaces from molecular scale. In recent years, many researchers have been interested in investigating the wettability of nanostructures such as graphene and nanoparticles as well as metal surfaces because the control of wettability on surfaces has many applications in various sciences, especially in the manufacture of smart surfaces. Molecular dynamics simulations can be used to complement or confirm experimental data on fluid-bed interaction. In the study of wettability by molecular dynamics simulation approach, the following quantities are usually calculated as described in the present work. Contact angle, surface tension, fluid density profile on the surface, hydrogen bond number, molecular orientation, order parameter, interaction energy between fluid and surface, and diffusion coefficient. Among the above quantities, the two quantities of contact angle and surface tension are also empirically measurable and can provide valuable information about the wettability phenomenon. Due to the amount of bonding force between the water molecules and the adhesion force between the water molecules and the surface, the amount of contact angle and consequently the surface wettability are affected. Where the surface is rough, two main Wenzel and Cassie Baxter models are presented to explain the drop behavior on the surface. In Wenzel´s model, the space between the surface roughness is filled by fluid. On the other hand, fluid behavior in the vicinity of the surface is greatly affected by the nature of the surface and the determination of surface tension plays an important role in understanding the above behaviors.

    Keywords: Molecular dynamics simulation, Wetting, Surface
  • Pages 19-27

    Miniaturization, portability, high sensitivity, and selectivity, as well as a wide linear range, are characteristics of electrochemical sensors. In screen-printed sensors SPEs, electrode system consist of working, reference, and auxiliary electrodes are printed on a single substrate. SPEs can be the most suitable sensors for in-situ analysis, due to the fast and linear responses, low energy requirement, easy to prepare and ability to work at room temperature. The surface of SPEs can be modified with noble metals, inorganic or carbon nanoparticles, enzymes, DNA sequences, and molecularly imprinted polymers to improve their performance. A variety of bio-sensors are developed based of SPEs modified with enzymes for detection of pesticides. The electro active species are generated via enzymatic reactions and can be determined by electrochemical reactions. At the presence of pesticides, as inhibitor, the enzyme activity and electrical current are decreased, proportionally.

    Keywords: Screen printed electrodes, Electrochemical sensors, Nanoparticles, Pesticides
  • Pages 28-35

    In this paper, a nano-sensor based on a crystalline photonic square ring resonator is designed and simulated based on the variation of silicon refractive index and resonance wavelength. This nanosensor is recommended for measuring pressure in the range of 0 GPa to 8 GPa. In order to detect the wavelength range of the pressure sensor, in the calculation of the photonic band gap, the flat-wave expansion method is used, as well as in the time domain finite difference method to obtain the operating parameters of the sensor. The sensitivity and quality factor of the designed nano pressure sensor are 8 nm / GPa and 995.55, respectively. Due to its compact size, the sensor structure is suitable for use in the nanoelectric industry of optical mechanics and nanotechnologies.

    Keywords: Optical Sensor, Pressure Sensor, Crystal Photonics, Quality Factor, Sensitivity
  • Pages 36-43

    The purpose of this research is to investigate the adsorption of NO2 gas on the nanocages B12N12 and B12P12 by computational method. For this purpose, it was considered the different configurations to adsorb NO2 gas on the surface of these nanocages and it was optimized the considered structures using density functional theory DFT by M062X method and using 6-31G bases set. Then, it was calculated each of the thermodynamic parameters as well as the quantum parameters. The results relevant to the thermodynamic parameters including adsorption energies showed that the stronger adsorption was relevant to adsorption of two oxygen atoms of NO2 on two nitrogen atoms in nanocage B12N12 while it was stronger adsorption of one oxygen atom of NO2 on the boron atom in nanocage B12P12 among the different adsorption modes. It was confirmed by the quantum parameters. In addition, investigation of bonding nature by the software atom in molecule AIM showed that the most appropriate adsorption modes were van der waals weak and ionic-electrostatic strong bonding, respectively.

    Keywords: nanocage, B12N12, B12P12, NO2, DFT, QAIM, M062X, 6-31G
  • Pages 44-48

    In this paper, electronic properties of a new carbon allotrope, named H18, have been studied using first principle calculations based on density functional theory DFT, and generalized gradient approximation GGA. This structure has a dual sp2-sp3 hybridization and composed of eighteen atoms per unite cell. Electronic properties, including band structure, electronic density of states, and charge density in different crystal planes, have been calculated. The analysis of the band structure revealed that H18 carbon phase has a metallic feature. It was observed that the atoms do not have the uniform distribution of density of states, and the largest contribution of electron density near the Fermi level belongs to the Px orbital of the C3 atoms, and the C2 atoms have almost no effect on the density of the states around the Fermi level.

    Keywords: density functional theory, carbon allotropes, H18 Carbon, band structure, electronic density of states
  • Pages 49-56

    Thin metal layers are of particular interest due to their wide application in the fields of solar cell, sensor, electron microscopy and spectroscopy, diagnosis and treatment of cancerous tissues, aerospace, telecommunications, lasers, automobiles, etc. In this paper, the physical vapor deposition process of aluminum Al, copper Cu, tin Sn and silver Ag functional metals is simulated and investigated by thermal evaporation using finite element method. The results showed that the type of metal has a great influence on the thickness of the thin films but the uniformity of the film thickness is independent of this parameter. Also, the variation of vapor pressure changed the thickness distribution but did not affect the uniformity of the film thickness. Finally, the deposition rate of the above metals was presented at vapor pressures of 50 and 100 Pa.

    Keywords: Simulation, metal thin film, thermal evaporation, film thickness