فهرست مطالب

پژوهش سیستم های بس ذره ای - سال نهم شماره 3 (پیاپی 22، پاییز 1398)
  • سال نهم شماره 3 (پیاپی 22، پاییز 1398)
  • بهای روی جلد: 3ريال
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 18
|
  • حسین اثناعشری ایوری*، سید علیرضا قاسمی صفحات 1-15
    ساختار و گاف نواری الکترونی چند دسته مختلف از ساختارهای TiO2 به وسیله نظریه تابعی چگالی و با تابعی های PBE و HSE06 محاسبه شد. مقادیرگاف نواری محاسبه شده توسط HSE06 برای فازهای روتیل و آناتاس به ترتیب 3.4 و 3.58 الکترون ولت بدست آمد که با مقادیر تجربی 3 و 3.2 الکترون ولت در توافق است. مدول حجمی نیز برای فازهای روتیل و آناتاس توسطPBE محاسبه گردید و به ترتیب مقادیر 226 و 205 گیگاپاسکال برای آنها به دست آمد که با مقادیر متناظر تجربی به ترتیب به اندازه 7 و 14 درصد اختلاف دارد. مقایسه دو تابعی مذکور در محاسبه ساختار نواری الکترونی ساختارهای مختلف TiO2 نشان داد که شکل ساختار نواری محاسبه شده توسط این دو تابعی، حداقل برای ساختارهای بررسی شده در این جا، مشابه است. مخصوصا قسمت های بالایی نوار ظرفیت و قسمت های پایینی نوار رسانش دقیقا یکسان هستند. بنابراین نوع (مستقیم یا غیرمستقیم) گاف نواری محاسبه شده با این دو تابعی یکسان خواهد بود. مهم ترین تفاوت این دو تابعی در محاسبه ساختار نواری، فاصله بین نوارهای رسانش و ظرفیت و بنابراین اندازه گاف نواری است. اختلاف گاف محاسبه شده توسط این دو تابعی برای همه ساختارهای بررسی شده در این جا مقدار تقریبا یکسان eV 1.6 است.
    کلیدواژگان: TiO2، نظریه تابعی چگالی، ساختار نواری الکترونی، تابعی GGA، تابعی هیبریدی
  • فاطمه فرحبخش، مهدی احمدی*، سیده هدی حکمت آراء، علی علیزاده صفحات 16-28
    در این مقاله، روشی موثر در حذف آفت کش دیازینون از محلول های آبی با استفاده از نانوذرات اکسید آهن ارئه خواهد شد. به همین منظور، نانوذرات اکسیدآهن (Fe3O4) به روش هیدروترمال اصلاح شده سنتز و بعد از آن SiO2 به عنوان پوسته به روش اولتراسونیک بر روی آن قرار داده شد. نانوذرات به دست آمده با استفاده از پراش پرتوx (XRD)، تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR)، مغناطش سنج نمونه ارتعاشی (VSM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مشحصه یابی شد. که الگو پراش پرتو X ساختار اسپینل معکوس نانوذرات، منحنی پسماند نمونه اکسید آهن خالص مقدار مغناطش اشباع emu⁄(g) 74 و برای هسته- پوسته مقدار مغناطش اشباع emu⁄g 42را نشان داد که نتایج به دست آمده خاصیت ابرپارامغناطیس نانوذرات را تایید می کنند. همچنین نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان دهنده تشکیل این پوسته بر روی نانوذرات اکسیدآهن می باشد. در نهایت از این نانوذرات برای تخریب آفت کش دیازینون در محیط های آبی با غلظت های مختلف مورد استفاده قرار گرفت و همچنین برای بهبود تخریب دیازینون از Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) به عنوان سورفکتانت آلی کاتیونی استفاده شد.
    کلیدواژگان: دیازینون، اکسیدآهن، سورفکتانت کاتیونی، نانوذرات معناطیسی، سیلکون
  • سعید انصاری*، روح الله جعفری صفحات 29-39
    در این مقاله رفتار دینامیکی زنجیره اسپینی با برهمکنش خوشه ای، که تحت تاثیر میدان مغناطیسی عرضی است، را در اثر تغییر ناگهانی میدان مغناطیسی مورد بررسی قرار می‎دهیم. این سیستم با استفاده از تبدیلات جردن-ویگنر دارای حل دقیق است. در این مقاله نشان می دهیم که اگر تفییرات میدان مغناطیسی به گونه ای باشد که مقدار اولیه و نهایی آن در دو فاز تعادلی مختلف باشند، تابع نرخ حتمال بازگشت در دوره های زمانی متناوب واگرا می شود که این واگرایی در زمان، گذار فاز دینامیکی نامیده می شود. در صورتی که تغییر میدان در فاز یکسان انجام شود، گذار فاز دینامیکی رخ نمی دهد. همچنین بررسی خطوط صفرهای فیشر نشان می دهد که در صورت بروز گذار فاز دینامیکی خطوط صفرهای فیشر محور موهومی را قطع خواهند کرد.
    کلیدواژگان: گذار فاز، مدل n-خوشه ای، دینامیک کوانتومی
  • رعنا علیزاده، سحر ایزدی ویشکایی، میثم باقری تاجانی* صفحات 40-48
    بورفین ساختار دو بعدی بورن است که خود نیز تنوع ساختاری بسیار زیادی دارد. در این مقاله ساختار بورفین β_12 و خواص مکانیکی و الکترونی آن مورد بحث قرار می گیرد. بورفین β_12 یک ساختار مکعب مستطیلی با تعداد 5 اتم در سلول واحد می باشد. در این مقاله خواص مکانیکی و الکترونی ورقه بورفین بدون نقص و ورقه بورفین دارای دررفتگی با کمک نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار می گیرد و کرنش بحرانی و تنش نهایی ساختار محاسبه می شود. مقدار کرنش بحرانی در راستای x برابر با 18% و تنش نهایی آن N/m87/18 شد که این مقدار حداکثر کششی است که جسم مورد نظر می تواند تحمل کند و مقدار کرنش بحرانی برای راستای تک محوری y و دو محوری x-y به ترتیب برابر 10% و 12% و تنش نهایی آن ها نیز N/m 82/14و N/m 46/17به دست آمدند. همچنین ضریب یانگ در راستای x برابر با N/m 180 و در راستای y برابر باN/m 203 محاسبه شدند. بررسی ما نشان می دهد که دررفتگی باعث کاهش قابلیت مکانیکی می شود و این کاهش به نوع و مکان اتم حذف شده به شدت وابسته است.
    کلیدواژگان: محاسبات اصول اولیه، بورفین β، 12، کرنش بحرانی، تنش نهایی، ضریب یانگ
  • مریم برزگر*، اعظم ایرجی زاد صفحات 49-58
    خواص الکترونیکی جالب و ویژگی های کاتالیستی چندلایه های دوبعدی MoS2امروزه توجه محققان را به خود جلب کرده است. در این مقاله سنتز نانوپوسه های MoS2 ایستاده روی زیرلایه SiO2/Si در فرآیند سولفید شدن سریع به روش رسوب بخار شیمیایی، گزارش شده است. مشخصه یابی مواد با استفاده از طیف سنجی رامان، XRD و FE-SEM انجام گردید. نتایج XRD نشان دهنده فاز غالب 2H-MoS2 و فاصله دو پیک برجسته ی E12g و A1g در پراکندگی رامان، ضخامت 6 تا 10 لایه اتمی برای پوسه ها را تصدیق می کند. با توجه به داده های تجربی، مکانیزم رشد را بر اساس دانه بندی و رشد دوبعدی و در مرحله بعدی بهم پیوستن جزایر دوبعدی و در مرحله نهایی رشد پوسه ای ایستاده بهم متصل معرفی کرده ایم. این ساختارهای ایستاده که سایت های فعال زیادی در لبه ها دارند کاربردهای بالقوه و امیدوار کننده ی بسیاری در ترانزیستورهای ظریف، حسگرهای گاز و واکنش های کاتالیستی خواهند داشت.
    کلیدواژگان: مواد دوبعدی، دی کالکوژن فلزات واسطه (TMDCs)، نانوپوسه های MoS2، روش رسوب دهی بخار شیمیایی (CVD)
  • سهراب بهنیا*، فاطمه رحیمی صفحات 59-68
    گذار فلز به عایق در یک نانو لوله ی تک جداره گرافنی در حضور ناکاملی ها با استفاده از تئوری آشوب کوانتومی بر مبنای هامیلتونی تنگ بست مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که اعمال میدان الکتریکی در امتداد محور نانو لوله نقص دار موجب گذار از فاز رسانا به عایق می شود. با استفاده تحلیل طیف انرژی و تحلیل مولتی فرکتالی، مقدار آستانه ی میدان الکتریکی برای بروز پدیده گذار تعیین شد. نتایج بیانگر آن است که نانو لوله نقص دار در غیاب میدان الکتریکی رفتار فلزی از خود نشان می دهد. با افزایش تدریجی میدان الکتریکی ، تابع توزیع ترازی از حالت ویگنری (گسترده) به تابع توزیع پواسونی (جایگزیده) تبدیل می شود طوریکه به ازای مقدار آستانه میدان الکتریکی، سیستم کاملا به صورت پوا سونی رفتار می کند.
    کلیدواژگان: گذار فلز به عایق، نانولوله گرافنی، نا کاملی، میدان الکتریکی، تئوری آشوب کوانتومی
  • فاطمه حاج اکبری* صفحات 69-82
    در این تحقیق،ابتدا لایه های نازک نیکل با روش تبخیر باریکه الکترونی تحت شرایط انباشت یکسان بر روی زیرلایه های سیلیکان و کوارتز لایه نشانی شده و سپس تحت فلوی اکسیژن در دماهای متفاوت C° 700-400 در کوره الکتریکی بازپخت حرارتی شدند. تاثیر دمای بازپخت بر روی ویژگی های ساختاری، مورفولوژیکی و نوری نمونه ها به ترتیب با آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)و طیف سنجی فرابنفش - مرئی بررسی شده است. نتایج آنالیز XRD نشان داد که فاز بلوری نیکل در دمای بازپخت C° 400 ایجاد شده است و با افزایش دما از C° 500 تا C° 700 فازهای بلوری اکسید نیکل قابل مشاهده هستند. تصویرهای AFM و SEM نیز نشان می دهند که دمای بازپخت مورفولوژی و زمختی سطح لایه ها را قویا تحت تاثیر خود قرار داده و با افزایش دمای بازپخت اندازه دانه ها افزایش یافته است. همچنین بااستفاده از داده های عبوری لایه های اکسید نیکل انباشتی بر روی زیر لایه کوارتز مقادیر گاف انرژی لایه های اکسید نیکل محاسبه شده اند.
    کلیدواژگان: لایه های نازک، نیکل، اکسید نیکل، تبخیر باریکه الکترونی، بازپخت حرارتی، نانو بلورک ها
  • محمد صباییان، یاسر حاجتی*، زینب زنبوری صفحات 83-93
    در این مقاله، ویژگی های موجبری نانونوار گرافینی قرار گرفته بر بورنیترید شش گوشی و یک زیرلایه بررسی شده اند. به طور مشخص، وابستگی خصوصیات مدهای پلاسمونی شامل بخش حقیقی ضریب شکست موثر، طول انتشار و ضریب عملکرد ساختار به بسامد، انرژی فرمی گرافین و جنس زیرلایه در ناحیه فروسرخ میانی بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی های نشان می دهند که موج بر نانو نوارگرافینی در طول موج های فروسرخ میانی به شدت به تغییر بسامد و انرژی فرمی گرافین و هندسه ساختار حساس می باشد. همچنین طول انتشار برای انرژی فرمی (9/0) 3/0 الکترون ولت در بازه بسامدی 1375 تا 1600 از مقدار (4/0) 1/0 میکرومتر به مقدار (15/4) 38/0 میکرومتر می رسد که نشان دهنده افزایش حدود (10) 3 برابری است.
    کلیدواژگان: گرافین، پلاسمونیک، موجبر
  • هادی داوری*، بیژن فرخی صفحات 94-105
    با استفاده از روش ذره در سلول رفتار پلاسمای غبارآلود در شرایط پلاسمای همجوشی دیواره های توکامک و تاثیر میدان مغناطیسی بر فرآیند باردارشدن ذرات غبار توسط ذرات پلاسما شبیه سازی و موردبررسی قراردادیم. واکنش برخوردی الکترون ها با ذرات پلاسما و غبار شامل یونیزاسیون، برانگیختگی و برخورد کشسان فرض کردیم. تاثیر تفاوت در چگالی اولیه پلاسما و میدان مغناطیسی متفاوت شبیه سازی و نتایج آن ها باهم مورد مقایسه قرار گرفت. در فرآیند باردارشدن ذرات غبار زمان رسیدن به حالت اشباع و میزان بار اشباع متفاوت به دست آمد. همچنین مشاهده شد که افزایش میدان مغناطیسی لزوما به معنای افزایش بار الکتریکی ذرات غبار و یا کاهش زمان رسیدن به حالت اشباع نیست. یافتن حد این میدان که مطمئنا به خصوصیات فیزیکی پلاسما بستگی دارد می تواند در برخی از مسائل مثلا در شرایط پلاسمای همجوشی و آزمایشگاه مفید و راه گشا باشد. برخی از محدودیت های مدل های نظری فعلی در برهمکنش غبار و پلاسما و شکاف در رویکردهای تجربی و نظری کنونی در مطالعه غبار در دستگاه های همجوشی توضیح داده شده است. همچنین نتایج این شبیه سازی می تواند در مدل های شبیه سازی آینده که در رابطه با ترابرد ذرات غبار و تاثیر آن بر کل پلاسما تمرکز دارد مورداستفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: پلاسمای غبار آلود، روش ذره در سلول، میدان مغناطیسی خارجی، همجوشی، دیواره توکامک
  • زینب رشیدیان*، امین صالحی صفحات 106-113
    فازهای توپولوژیکی را می توان در گرافین تک لایه ودو لایه با حضور جفت شدگی اسپین - مدار و پتانسیل خارجی ایجاد کرد. در این کار ویژگی های مختلف کانال های خط صفر یک بعدی فلزی را در اتصال های گرافینی تک لایه و دو لایه بررسی می کنیم. در واقع اتصال های گرافینی بین نواحی با نظم توپولوژیکی مختلف می باشد. برای تحقیق چگونگی پیدایش کانال های خط صفر یک بعدی، از روش هامیلتونین بستگی قوی استفاده می کنیم. با توجه به حالت های حاصل شده، تعداد کانال های یک بعدی فلزی در اتصال های با لبه های مختلف، متفاوت است که این نتیجه می تواند به عنوان مشخصه ای برای تشخیص مواد تک لایه و دو لایه گرافینی از هم و همچنین روشی برای تمیز دادن نوع لبه ها (زیگزاگ یا صندلی شکل) از هم می باشد.
    کلیدواژگان: گرافین، زیگزاگ، صندلی شکل، جفت شدگی اسپین مدار، فاز توپولوژیکی
  • قاسم رضایی*، سحر حبیبی نسب صفحات 114-120
    در این مقاله، یک حلقه ی کوانتومی را در نظر گرفته و سپس ترازهای انرژی آن تحت تاثیر میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی و در حضور برهم کنش اسپین مدار راشبا و درسل هاوس مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، ابتدا هامیلتونی سیستم را در حضور جفت شدگی اسپین مدار و در حضور میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی نوشته و سپس با استفاده از روش قطری سازی، ویژه مقدارهای انرژی سیستم را محاسبه کرده و تاثیر میدان های خارجی و پهنای حلقه را بر ویژه مقادیر انرژی سیستم مطالعه می کنیم. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برهم کنش اسپین مدار، میدان های خارجی و پهنای حلقه تاثیر قابل توجهی بر ترازهای انرژی سیستم دارند
    کلیدواژگان: حلقه های کوانتومی، برهم کنش اسپین مدار، میدان های خارجی، روش قطری سازی
  • زهره خواجه علی، حمیدرضا شاملویی* صفحات 121-134

    دراین تحقیق، خواص ساختاری، الکتریکی و نوری فولرن C20همراه تعداد متفاوت از اتم های بریلیوم (Be) متصل برروی سطح آن بررسی شده است. نتایج نشان داد که پایداری نانوخوشه ها با اضافه کردن تعداد اتم های بریلیوم افزایش یافت و با افزایش تعداد اتم بریلیوم در اطراف C20، گاف HOMO-LUMO عموما کاهش یافت ولی بیشترین کاهش در گاف انرژی (Eg) در دو ساختار Be4@C20-trans و Be6@C20 با گاف انرژی 69/0 و 49/0 دیده شد. همچنین خواصی مانند پتانسیل یونیزاسیون (I)،وابستگی الکترون (A)، پتانسیل شیمیایی (μ)،سختی کل (η)،نرمی کل (γ) ،الکترون دوستی (ω) و الکترونگاتیویته(χ) به عنوان خواص الکتریکی محاسبه شد. قطبش پذیری (α) و اولین فراقطبش پذیری (β0) که به ترتیب به خواص نوری خطی و غیرخطی (NLO) مربوط می شوند، محاسبه شد. مقدار اولین فراقطبش پذیری در نتیجه جذب 6 اتم بریلیوم روی سطح C20دیده افرایش قابل توجهی بزرگتر از (1000000<β0) را نشان می‏دهد. نتایج این مطالعه ممکن است برای طراحی و ساخت نانو مواد با خواص الکتریکی قابل تنظیم، مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: گاف HOMO-LUMO، نانوخوشه های Ben@C20 (n، 1-6)، خواص نوری غیرخطی (NLO)، اولین فراقطبش پذیری (β0)
  • اکرم زرندی، علی صادقی* صفحات 135-144
    هدف دسته ای مهم از رهیافتهای یادگیری ماشین، پیش بینی یک برچسب یا مقدار یک کمیت بر اساس مجموعه ای از داده های ورودی است (مثل تشخیص دادن یک چهره در پیکسلهای یک تصویر). به عنوان نمونه ای از کاربرد چنین روش هایی در فیزیک ماده چگال محاسباتی، نشان می دهیم که چگونه می توان سهم های اتمی از یک کمیت فیزیکی را بر مبنای آرایش همسایه های آن اتم پیش بینی کرد. برای کمی کردن محیط پیرامون یک اتم، توصیفگری معرفی می کنیم که از طیف ویژه مقادیر ماتریس تقریبی کولن ساخته می شود. این توصیفگر نسبت به چرخش یا انتقال صلب مولکول و نیز جایگشت شماره ترتیب اتمهای آن ناورداست و تغییرات ظریف ساختاری، از جمله تغییر زاویه دوسطحی که یک کمیت چهارجسمی است، را تشخیص می دهد. در قالب یک مثال کاربردی نشان می دهیم که با بهره گیری از این توصیفگر در فرآیند یادگیری، بار الکتریکی روی انواع مختلف اتمها در یک مولکول با خطایی کمتر از یک دهم بار الکترون قابل پیش بینی است.
    کلیدواژگان: توصیف پیرامون اتم، یادگیری ماشین، بار اتمی، ماتریس کولن
  • حمدالله صالحی*، مریم شفیعی سروستانی، بهنام آزادگان صفحات 145-154

    در این مقاله روش هیبریدی تولید پوزیترون، که در آن از تابش کانالی الکترون های نسبیتی بر اثر عبور از صفحات و محورهای مختلف بلورهای تنگستن استفاده می شود، مورد بررسی قرار گرفته است. طیف تابش کانالی از صفحات و محورهای مختلف بلورهای Si، C، Ge وWبا اعمال تقریب دویلی تورنر برای پتانسیل های پیوسته صفحات و محورها محاسبه شده است. همچنین وابستگی طیف تابش کانالی به زاویه فرودی الکترون های نسبیتی با صفحات و محورهای بلور، بررسی شده است. با برخورد تابش کانالی با هدف غیربلورین تنگستنی، بر اثر پدیده تولید زوج، پوزیترون تولید می شود. شبیه-سازی فرآیند تولید تابش کانالی به کمک کد نوشته شده به زبان برنامه نویسی متمتیکا انجام شده است که طیف انرژی فوتون-های تولیدی از الکترون های کانالی را محاسبه می کند. همچنین در تکمیل تحقیقات قبلی، از کد GEANT4به منظور شبیه سازی فرآیند تولید زوج در هدف غیربلورین تنگستنی استفاده شده است. نتایج این کار با نتایج دیگران از تطابق خوبی برخوردار است.

    کلیدواژگان: پوزیترون، تابش کانالی، الکترون های نسبیتی، بلور و فوتون
  • فاطمه خوشخوی، محمد محمدی، روح الله قیصری* صفحات 155-163

    در مقاله حاضر با استفاده از یک تابع موج آزمایشی به بررسی سیستم های سه جسمی dHeμ و pHeμ در روش وردشی پرداخته شده است. برهمکنش حاکم بر اجزاء یونها کولنی بوده و در دستگاه مختصات فوق کروی بررسی شده اند. در این روش، ابتدا تابع موج سیستم، بر حسب قسمت های فوق زاویه ای و فوق شعاعی جداسازی شده و سپس به حل معادله شرودینگر پرداخته شده است. ویژه مقادیر انرژی یونها محاسبه شده و درنهایت نتایج حاضر با داده های در دسترس مقایسه شده اند. با استفاده از تابع موج بدست آمده و انرژی حاصل می توان سایر پارامترهای ساختاری همچون اندازه هسته را بدست آورد، که این امر نیز انجام شده است. نتایج انرژی حاصل از این کار برای مولکولهای pHeμ و dHeμ به ترتیب برابر با 021/73- و 728/76- می باشد. درصد خطای نسبی نتایج کار با کارهای دیگران به ترتیب برای مولکول pHeμ کمتر از135/1 % و برای مولکول dHeμ کمتر از 1% می باشد.

    کلیدواژگان: انرژی حالت پایه، یون dHeμ، یون pHeμ، روش تحلیلی، روش عددی، اندازه هسته
  • بشیر مجاوری*، علیرضا دهقانی، محمد علی فصیحی، تورج محمدپور صفحات 164-175
    دراین مقاله،هامیلتونی یک مدل، شامل برهمکنش دو اتم دو ترازه با یک جفتگر کر غیرخطی هم محور از طریق گذار دوفوتونی غیرتبهگن رامان معرفی شده است. فرض می شود که برهمکنش اتمها بصورت دوقطبی-دوقطبی بوده و همچنین کل سامانه با یک منبع گرمایی در تعادل گرمایی می باشد. عملگر تعداد برانگیختگی کل به عنوان ثابت حرکت سامانه، تجزیه فضای هیلبرت سامانه را به جمع مستقیم زیرفضاهای ناوردا فراهم می سازد. درنتیجه، هامیلتونی سامانه بصورت یک ماتریس بلوک قطری درمی آید. با قطری کردن هر کدام از بلوکها ویژه مقادیر و ویژه توابع هامیلتونی را محاسبه می کنیم. سپس حالت گرمایی سامانه را در فضای هیلبرت کل و هر کدام از زیرفضاهای برانگیخته بدست می آوریم. با استفاده از سنجه تلاقی، میزان درهمتنیدگی گرمایی بین اتمها را در فضای کل و زیرفضاهای آن محاسبه می کنیم. نهایتا تاثیر دما و پارامترهای سامانه را بر میزان درهمتنیدگی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که در زیرفضاهای برانگیخته فرد، حالتهای درهمتنیده ی اتمی در مقابل افزایش دما مقاوم بوده و ثابت می مانند.
    کلیدواژگان: جفتگر غیرخطی هم محور، درهمتنیدگی گرمایی، مدل جینز-کامینگز، سنجه تلاقی
  • سودا میرزایی* صفحات 176-186
    دوربری کوانتومی، انتقال و بازسازی حالت یک سیستم کوانتومی در فاصله های دلخواه می باشد. از آنجاییکه امکان انتقال اطلاعات کوانتومی یکی از پدیده هایی است که منجر به ظهور زمینه های علمی جدید نظیر ارتباطات کوانتومی و محاسبات کوانتومی شده است، لذا در این مقاله دوربری کوانتومی یک کیوبیت توسط یک کانال درهم تنیده بررسی خواهد شد. برای این منظور از حالت همدوس درهم تنیده دو مده که به واسطه ی شکافنده باریکه و محیط کر تولید شده، استفاده خواهیم نمود. نشان داده خواهد شد میزان درهم تنیدگی و همینطور فیدلیتی دوربری کوانتومی وابسته به شدت دامنه حالت همدوس می باشد بطوریکه هرگاه شدت دامنه حالت همدوس به شدت افزایش یابد (p→0)، درهم تنیدگی و فیدلیتی میانگین بیشینه خواهد شد، F_max=1. از طرفی با توجه به اینکه سیستم های فیزیکی واقعی همواره تحت تاثیر محیط اطراف خود قرار می گیرند، لذا بررسی اثرات محیط به عنوان یک منبع اتلاف کوانتومی بر میزان درهم تنیدگی و همچنین فیدلیتی بسیار مهم خواهد بود. در این مقاله اثرات میرایی دامنه بر میانگین فیدلیتی دوربری کوانتومی مورد بررسی قرار گرفته خواهد شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش دامنه میرایی، فیدلیتی کاهش می یابد. به علاوه شدت افت فیدلیتی، بواسطه کانال های با بیشترین درهم تنیدگی نسبت به کانال های با درهم تنیدگی غیر بیشینه بیشتر است.
    کلیدواژگان: درهم تنیدگی، دوربری کوانتومی، فیدلیتی، میرایی دامنه، شکافنده باریکه، محیط کر، حالت همدوس
  • مددعلی ولوییان* صفحات 187-201
    در این مقاله، مرتبه صفرم و مرتبه اول از تصحیح تابشی انرژی کازیمیر برای میدان اسکالر محدود شده با شرط مرزی مخلوط (دیریکله-نیومن) بین دو صفحه موازی در 1+3 بعد محاسبه شده است. دو نکته در فرایند انجام این محاسبه قابل توجه است. یکی از این نکات، استفاده از یک برنامه بازبهنجارش متفاوت و البته سازگار با شرایط مرزی حاکم بر مساله است. در این برنامه بازبهنجارش جهت دستیابی به پارامترهای فیزیکی موجود در لاگرانژی از کانترترمهای سازگار با شرط مرزی و البته وابسته به مکان استفاده می شود. نکته دیگر در فرایند این محاسبه، استفاده از روش منظم سازی کم کردن جعبه ها است. در روش منظم سازی کم کردن جعبه ها، مشابه با ساختار اصلی یک ساختار دیگر در نظر گرفته می شود و اختلاف انرژی های خلا مربوط به این دو ساختار در حدهای مناسب محاسبه می شود. این امر موجب می شود واگرایی های دخیل در محاسبات بنحو شفاف و روشنی یکدیگر را حذف نمایند. پاسخ های بدست آمده برای هر دو مرتبه انرژی کازیمیر در نمودارهای مختلف رسم شده و این نمودارها نشان می دهند که سازگاری مناسب و فیزیکی در پاسخها وجود دارد.
    کلیدواژگان: انرژی کازیمیر، بازبهنجارش، شرط مرزی، منظم سازی
|
  • Hossein Asnaashari Eivari *, Seyed Alireza Ghasemi Pages 1-15
    Electronic structure of various structures of TiO2 were calculated using PBE and HSE06 functionals. Calculated band gap in HSE06 level for rutile and anatase phases was 3.4 and 3.58 eV respectively which are in agreement with experimental values of 3 and 3.2 eV. Calculated bulk moduli for the mentioned phases were to be 226 and 205 Gpa. The difference of these values with reported experimental values are %7 and %14 respectively. Comparison between the two mentioned functionals shows that the overall form of band structures is independent of the functional. Especially the top of valence band and the bottom of conduction band are the same in PBE and HSE06. So both functionals give the same result for the type (direct or indirect) of band-gap. Distance between conduction and valence bands, and so the band-gap, is the main difference in calculating the band-structure using these two functionals. Band-gap difference calculated by these functionals is almost 1.6 eV for all structures studied in here. So one can calculate the band-gap of TiO2 with PBE and sum the result by 1.6 eV instead of calculating the band gap in expensive HSE06 level which is close to experimental value.
    Keywords: TiO2, DFT, band-structure, GGA functional, hybrid functional
  • Fatemeh Farahbakhsh, Mehdi Ahmadi *, Seyyedeh Hoda Hekmatara, Ali Alizadeh Pages 16-28
    In this paper, we used magnetic nanoparticles to improve the degradation of the diazinon. For this purpose, Iron oxide nanoparticles (Fe3O4) were synthesized by modified hydrothermal method. Subsequently, we used ultrasonic method and put a shell of the nanoparticles of the SiO2 on it. The obtained nanoparticles were then characterization using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), Vibrational Sampler Magnetic Meter (VSM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM), Which is x- ray diffraction pattern the inverse spinel structure of nanoparticles, The residual curve of the pure iron oxide sample showed 74 emu⁄(g )saturation magnetization and for the core-shell the saturation magnetization was 42emu⁄(g ). Result confirmed the paramagnetic properties. These nanoparticles exhibit superparamagnetic properties. The results of the transient electron microscope indicate the formation of this shell on iron oxide nanoparticles. Finally, these nanoparticles were used to degradation of diazinon in aqueous solution with different concentrations. Cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was used as an organic cationic surfactant to improve the degradation of diazinon.
    Keywords: Diazinon, Iron oxide, Cationic Surfactant, Magnetic Nanoparticles, Silicon
  • Saeid Ansari *, Rouhollah Jafari Pages 29-39
    In this paper we consider a spin chain with cluster interaction which is under the transverse magnetic field and study its dynamical behavior as the magnetic field changes suddenly. Such a system, has exact solution by means of Jordan-Wigner transformations. We show that if the magnetic field changes in such a way that its initial and finial value be in two different equilibrium phase, then rate function of return probability diverges periodically in time which, this divergence in time, is called dynamical phase transition. If the quench has been done within the same phase, dynamical phase transition doesn’t happen. Furthermore, we have shown that Fisher zeros lines cross the imaginary axes when the dynamical phase transition occurs.
    Keywords: Phase transition, N-cluster model, quantum dynamics
  • Rana Alizadeh, Sahar Izadi Vishkaiy, Meysam Bagheri Tagani * Pages 40-48
    Borophene is a monolayer of boron atoms with a lot allotropes. Electrical and mechanical properties of β_12 borophene is investigated using density functional theory. β_12 Borophene has an orthorhombic lattice with five boron atoms in a unit cell. We calculate critical strain and ultimate stress of the sheet. The calculated critical strain is 0.18% in x direction with ultimate stress of 18.87 N/m, while, critical strain is 10% and 12% for uniaxial strain along y and biaxial strain, respectively. Young module of the sheet is 180 N/m in x direction and 203 N/m along y one. Structural defects reduce the mechanical ability of the sheet and the reduction is strongly dependent on the position of the removed atoms and their density.
    Keywords: Ab-initio calculation, B, {12} Borophene, Critical strain, Ultimate stress, Young module
  • Maryam Barzeger *, Azam Irajizad Pages 49-58
    Interesting electronic and catalytic properties of two-dimensional MoS2 few-layers have attracted the attention of researchers today. In this paper, the synthesis of MoS2 nanoflakes standing on the SiO2/Si substrate in the process of rapid sulfidation by chemical vapor deposition has been reported. Material characterization was performed using Raman spectroscopy, XRD and FE-SEM. The XRD results indicate the dominant phase of 2H-MoS2 and the distance between the two leading peaks of E12g and A1g in the Raman dispersion confirms the thickness of 6 to 10 atomic layers. According to the experimental data, the growth mechanism was introduced based on nucleation and growth of two-dimensional islands, and in the next stage, coalescence of these two-dimensional islands and in the final stage, standing nanoflakes grow. These structures that have active sites on the edges have many potential and promising applications in fine transistors, gas sensors and catalytic reactions.
    Keywords: 2D materials, TMDCs, MoS2 nanoflakes, chemical vapor deposition (CVD)
  • Sohrab Behnia *, Fatemeh Rahimi Pages 59-68
    By employing quantum chaos theory, metal-insulator transition have been investigated in a single-walled graphene nanotube which is affected by vacancies based on the tight-binding Hamiltonian. Our obtained results indicate that applying electric field along the axis of the defected graphene nanotube caused metal to insulator transition. Using spectral and multifractal analysis, the threshold value of electric field is determined. The results show that the in the absence of electric field, the defected nanotube shows metallic behavior with Wigner distribution. By increasing the value of the electrical field, level spacing distribution changes from Wigner (delocalized) to Poisson (localized) distribution. Such that for the threshold value of the electrical field, Poisson level spacing sets in.
    Keywords: Metal-insulator transition, Graphene nanotube, Defect, electric field, Quantum chaos theory
  • Fatemeh Hajakbari * Pages 69-82
    In this work, firstly the nickel thin films were deposited on silicon and quartz substrates by electron beam evaporation technique at the same deposition conditions. Then the prepared films were annealed at different temperatures of 400-700 °C in electrical furnace. The effect of annealing temperature on structural, morphological and optical properties of samples were investigated by X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and UV-Vis spectrophotometry. XRD results revealed the formation of crystalline nickel phases in annealing temperature of 400 °C and by increasing of annealing temperature from 500 °C to 700 °C the crystalline nickel oxide phases can be observed. The AFM and SEM images showed that the annealing temperature effectively influenced the morphology and surface roughness of films and the grain sizes increased by annealing temperature enhancement. Also the optical band gap values of nickel oxide films deposited on quartz substrates were calculated from transmittance data.
    Keywords: Thin films, Nickel, Nickel oxide, Electron beam evaporation, Thermal annealing, Nanocrystalline
  • Mohammad Sabaian, Yaser Hajati *, Zeinab Zanbouri Pages 83-93
    In this study, waveguide properties of graphene nanoribbon on hBN and a substrate were investigated. Precisely, the plasmonic mode properties including real part of refractive index, propagation length, and figure-of-merit (FoM) on frequency, Fermi energy of graphene, and substrate in the mid-IR spectrum range were inspected. The simulated results show that graphene waveguide is intensively sensitive to the frequency, Fermi energy and structural geometry in the mid-IR range. Also, the propagation length for a Fermi energy of 0.3 (0.9) eV in the frequency range of 1375 cm-1 to 1600 cm-1 reachs from 0.1 (0.4) to 0.38 (4.15) µm, where shows a 3 (10) fold enhancement.
    Keywords: Graphene, plasmonic, waveguide
  • Hadi Davari *, Bijan Farokhi Pages 94-105
    Using the particle-in-cell method, the behavior of the dusty plasma under Tokomak's wall plasma conditions and the effect of the magnetic field on the process of dusty plasma particles was simulated and examined. The electric field is self-consistently solved from the Poisson equation. Electron-neutral elastic scattering, excitation and ionization processes are modeled by Monte-Carlo collision method. The effect of the difference in the initial density of the plasma and the different magnetic field was simulated and their results were compared together. The time to reach the saturation state and the amount of saturated charge was obtained in the process of charging dust particles. It was observed that increasing the magnetic field does not necessarily mean an increase in the charge of dust particles or a decrease in the time to reach the saturation state. Finding the limit of this field, which certainly depends on the physical properties of the plasma, can be useful in some issues, for example, in plasma fusion conditions and labs. Some of the limitations of current theoretical models in the interaction of dusts and plasma and the gap in the current empirical and theoretical approaches are described in the study of dust in fusion devices.
    Keywords: Dusty plasma, Particle in cell method, External magnetic field, Fusion, Tokomak's wall
  • Zeinab Rashidian *, Amin Salehi Pages 106-113
    Topological phases can be induced in single and bilayer graphene in the presence of appropriate spin-orbit coupling and external potentials. We survey the character of the different metallic 1D zero line channels at bulk-vacuum edges and at interfaces between regions with different bulk topological order in single and bilayer graphene. We use a tight-binding Hamiltonian for ribbon geometries to study the character of the 1D zero-line channels appearing at the interfaces between regions of different topological phases. Depending on the resulting states, the number of 1D metallic channels at interface and edge differ that these can be thought as a characterization of the states.
    Keywords: Graphene, Armchair, Zigzag, Spin orbit coupling, Topological phase
  • Ghasem Rezaei *, Sahar Habibi Nasab _ Pages 114-120
    In this paper, electronic structure of a two dimensional quantum ring under the influence of external electric and magnetic fields are studied in the presence of Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions. To do this, at first, the effective Hamiltonian of the system by considering the spin-orbit coupling is demonstrated in the presence of applied electric and magnetic fields and afterwards the Schrodinger equation is solved using the matrix diagonalization approach. Then, we investigate the effects of external fields and the size of the ring on the eigenvalues the system. Our results indicate that, spin-orbit interactions, external fields and the ring size have a great influence on the electronic structure of the system.
    Keywords: Quantum rings, Spin-orbit interactions, external fields, diagonalization method
  • Zohreh Khajehali, Hamidreza Shamlouei * Pages 121-134

    In this study، the structural، electrical and optical properties of fullerene C20 with different numbers of Be atoms attached on its surface are investigated. The results showed that the stability of nano-clusters increased by adding the number of Be atoms. By increasing the number of Be atoms around C20، the HOMO-LUMO gap was generally decreased، but the highest decrease was observed in Eg in the Be4@C20-trans and Be6@C20 structures equal to 0.69 and 0.49 respectively. Also، properties such as ionization potential (I)، electron affinity (A)، chemical potential (μ)، total hardness (η)، total softness (γ)،electrophilicity (ω) and electronegativity (χ) were calculated as electrical properties. The polarizability (α) and the first hyperpolarizability (β0)، which is related to linear and nonlinear optical properties (NLO)،were calculated. Significant increase of the first hyperpolarizability (β0>1000000) was observed by doping 6 atoms of Be on the C20 surface. The results of this study may be used to design and construct nano-materials with adjustable electrical properties.

    Keywords: homo-lumo gap, Ben@C20 (n, 1-6) nanoclusters, NLO properties, first hyperpolarizability
  • Akram Zarandi, Ali Sadeghi * Pages 135-144
    A main class of machine learning approaches aims at predicting a label or value of some quantity from a set of input data (e.g., recognizing a face from the pixels of a digital image). As an example of the application of such techniques in computational condensed matter physics, we demonstrate here an accurate prediction of the atomic contributions into some physical quantity from the arrangement of neighboring atoms. We introduce a descriptor that quantifies the environment of each atom and is filled by the eigenvalues of an approximate Coulomb matrix. The descriptor is invariant under rotation or translation of the molecule and the permutation of the atomic indices. It captures fine structural deformations including the change of the four-body, dihedral angles. Employing this atomic descriptor, we exemplify a promising case where the charges on different atomic species in the molecule are predicted my machine learning to within one tenth of the elementary charge.
    Keywords: atomic environment description, machine learning, atomic charge, Coulomb matrix
  • Hamdollah Salehi *, Maryam Shafeei, Behnam Azadegan Pages 145-154

    A hybrid positronsource based on the Channeling Radiation (CR) of relativistic electrons on different planes and axes of Si, C, Ge and W crystals is investigated. We have calculated CR spectra from different planes and axes of Si, C, Ge and W crystal using the Doyle–Turner approximation for the continuum potentials of crystallographic planes and axes. The dependence of CR on the incidence angle of electrons is also investigated. The CR is then impinging on an amorphous tungsten target producing positrons by e+-e- pair creation. The simulations are made with our developed Mathematica codes which calculate the photon CR in the crystal target and GEANT4 code which calculates the materialization of photons into e+e- pairs in amorphous W target. The results of this work are in good agreement with other results.

    Keywords: Positron, Channeling radiation, relativistic electrons, crystal, photon
  • Fatemeh Khoshkhoy, Mohammad Mohammadi, Rouhollah Gheisari * Pages 155-163

    In the present paper, the three body dHeμ and pHeμ systems have been considered using a trial wave function in the variational method. The govern interaction for these ions are coulomb interaction and considered in the hyper sphere coordinate system. In this method, firstly, the wave function has been separated into hyper-angle and hyper-radius and then the schrodinger equation has been solved. The energy eigen values have been calculated for the ions and finally the present results have been compared with available data. Using the given wave function and the energy we can obtain other structure parameter has been obtained. The results energy of this works for pHeμ and dHeμ molecules are -73.021 and -76.728 respectively. Relative error percent for this work compared with other works are less than %1.135 and %1 for pHeμ and dHeμ molecules respectively

    Keywords: Ground state energy, 𝐝𝐇𝐞μ ion, 𝒑𝑯𝒆μ ion, Analytical method, Numerical method, Nuclear size
  • Bashir Mojaveri *, Alireza Dehghani, Mohammad Ali Fasihi, Touraj Mohammadpour Pages 164-175
    In this paper, a Hamiltonian model that includes interaction of two two-level atoms with a codirectional Kerr nonlinear coupler via the Raman non-degenerate two-photon transition is introduced. The atomic interaction is assumed in the dipole-dipole form and the total system is also in thermal equilibrium with the environment. The total excitation number operator, as the constant of motion of system provides a decomposition of the Hilbert space of system into direct sums of invariant subspaces. As a result, the representation of the Hamiltonian becomes block-diagonal matrix. By diagonalizing each of blocks, we obtain eigenvalues and corresponding eigenstates of the Hamiltonian. Then we obtain thermal state of system in the whole Hilbert space and within its excitation subspaces. We quantify thermal entanglement between the atoms in the Hilbert space of system and within its excitation subspaces using the measure of concurrence. Finally, the effect of temperature and system parameters on the degree of thermal entanglement is investigated. The results show that in the subspaces with odd excitation number, the atomic thermal entanglement is thermally robust and remains constant.
    Keywords: Codirectional Kerr nonlinear coupler, Thermal entanglement, Jaynes-Cummings model, Concurrence
  • Sevda Mirzaei * Pages 176-186
    Quantum teleportation is the transmission and reconstruction of the state of a quantum system over arbitrary distances. Since the possibility of transferring quantum information is one of the foundations of the emerging new fields of science such as quantum communication and quantum computation, in this article quantum teleportation of a qubit via the entangled channel will be investigated. To this aim, we will use two-mode entangled coherent channels generated by beam splitter and Kerr medium. It will be shown that the amount of entanglement and fidelity of quantum teleportation depend on the intensity of coherent state so when the intensity of coherent state increases sharply (p→0), the entanglement and the average fidelity become maximum, F_max=1. On the other hand, considering the fact that real physical systems are always affected by their surroundings, investigation of the effects of environment, as a source of quantum dissipation on entanglement and fidelity will be very important. In this article, the effects of amplitude damping on average fidelity of quantum teleportation will be analyzed. The results show that the average fidelity is decreased by increasing amplitude damping. Moreover, the loss of fidelity of maximally entangled channels is more than that of non-maximally entangled channels.
    Keywords: Entanglement, Quantum teleportation, Fidelity, Amplitude damping, Beam splitter, Kerr medium, coherent state
  • Madad Ali Valuyan * Pages 187-201
    In the present study, the zero and first-order radiative correction to the Casimir energy for massive and massless scalar fields confined with mixed boundary conditions (Dirichlet-Neumann) between two parallel plates in ϕ^4 theory were computed. Two issues in performing the calculations in this work are essential: to renormalize the bare parameters of the problem, a systematic method were used, which allowing all influences from the boundary conditions to be imported in all elements of the renormalization program. This idea yields our counterterms appeared in the renormalization program to be position-dependent. Using the Box Subtraction Scheme as a regularization technique is the other noteworthy point in the calculation. In this scheme, by subtracting the vacuum energies of two similar configurations from each other, regularizing divergent expressions and their removal process were significantly facilitated. All the obtained answers for the Casimir energy with the mixed boundary condition were consistent with well-known physical grounds. We also compared the Casimir energy for massive scalar field confined with four types of boundary conditions (Dirichlet, Neumann, mixed of them and Periodic) in 3+1 dimensions with each other, and the sign and magnitude of their values were discussed.
    Keywords: Casimir energy, Renormalization, Boundary condition, Regularization