فهرست مطالب

فیزیک کاربردی - سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 29، تابستان 1401)

مجله فیزیک کاربردی
سال دوازدهم شماره 2 (پیاپی 29، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/23
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پریسا احمدی*، مسعود مهجور شفیعی، محمدرضا محمدزاده صفحات 7-21

    آبدوستی یکی از ویژگی های لازم برای مواد زیست سازگار است که آن ها را برای قرار گرفتن در محیط بدن مناسب می سازد.  در این پژوهش تاثیر کاشت یون هلیوم  در میزان بهبود آبدوستی سطح پلیمرهای پلی اتیلن و پلی استایرن مطالعه شد. باریکه هلیوم یک بار مثبت با جریانی حدود 10μA و انرژی keV 10 که توسط شتابدهنده ی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران تولید شد،  مورد استفاده قرار گرفت. نمونه ها تحت دو زاویه ° 45  و ° 90  نسبت به سطح نمونه توسط باریکه بمباران شدند. نتایج تجربی نشان داد که تغییر زاویه تاثیر چشمگیری بر روی ویژگی های آبدوستی ندارد. کاشت یون با انباشت متغیر بین  روشن ساخت که می توان در این بازه انباشت زاویه آبدوستی پلی اتیلن را تا 14 درجه و پلی استایرن را تا 16 درجه کاهش داد. تاثیر کاشت یون بر زبری سطح نیز مطالعه شد. زبری گزارش شده برای هر نمونه متوسط تقریبا 30 اندازه گیری است. مشخص گردید که نمونه های پلی اتیلن و پلی استایرن از این جهت رفتاری متضاد دارند. به طور متوسط در نمونه های پلی اتیلن،  nm 32 کاهش زبری، و در نمونه های پلی استایرن با nm 33 افزایش زبری مشاهده شد.

    کلیدواژگان: مواد زیست سازگار، کاشت یون در پلیمر، زاویه ی آبدوستی، انرژی باریکه، انباشت یون در واحد سطح
  • توفیق اوسطی* صفحات 22-38

    یکی از مدهای غالب واپاشی بوزن هیگز مدل استاندارد، واپاشی آن به جفت    است که پس از این هریک از کوارک های b و یا  می توانند بطور مستقیم به مزون آپسیلون ترکش کنند. در این مقاله نسبت های واپاشی مستقیم بوزون هیگز مدل استاندارد به مزون آپسیلون به روش ترکش مستقیم کوارک های b و  محاسبه شده است. نتایج بدست آمده از محاسبات ما برای نسبت واپاشی بوزون هیگز به جفت آپسیلون برابر  است که سازگاری بسیار خوبی با مقدار اندازه گیری شده آن در CMS که برابر  می باشد، دارد. علاوه بر این نسبت انشعاب واپاشی مستقیم بوزون هگیز به جفت آپسیلون با قطبش طولی بدست آمده از محاسبات ما در مقایسه با واپاشی آن به جفت آپسلیون بدون قطبش13  درصد کاهش را نشان می دهد که قابل مقایسه با 22 درصد کاهش گزارش شده توسط گروه CMS است. از این رو می توان نتیجه گرفت که سهم غالب در واپاشی بوزون هیگز به مزون آپسیلون ترکش مستقیم کوارک  b و پادکوارک  می باشد.

    کلیدواژگان: بوزون هیگز، نسبت انشعاب، آهنگ واپاشی، ترکش
  • احمد ذاتی رستمی*، حکمت مومن اف، علی محمد خال اف، فرشید مفید نخعی صفحات 39-54

    سلول های خورشیدی حساس شده به رنگ (DSSCs)، ابزار فوتوولتایی ارزان قیمت و سازگار با طبیعتی هستند که برای توسعه بیشتر نیازمند ایده های جدید در ساختار خود می باشند. در این پژوهش نانوالیاف TiO2  از روش الکتروریسی ساخته شده و در ساخت فوتوآند DSSC استفاده می گردد. به منظور ایزوله کردن اکسید رسانای شفاف در برابر گونه های الکترولیت، لایه نازک TiO2 ساخته شده به روش لایه نشانی دورانی به کار می رود. در ادامه عملکرد سلول های خورشیدی ساخته شده با اضافه کردن نانوذرات نقره به آن بهبود می یابد. این نانوذرات باعث ایجاد تشدیدهای پلاسمونی سطحی موضعی در فوتوآند شده و جریان تولیدی در سلول را افزایش می دهند. بهترین سلول ساخته شده در این مطالعه بازدهی 6.19% از خود نشان داد که نسبت به سلول اولیه با بازدهی 4.84%، بهبودی چشمگیری محسوب می شود.

    کلیدواژگان: نانوذرات نقره، ساخت سلول خورشیدی حساس شده با رنگ، نانوفایبر
  • مسلم زارع بیدسردره*، علی مدبر اصل صفحات 55-76

    وجود پدیده های نوینی چون پلاتوهای مغناطش (ناحیه های با مغناطش ثابت در منحنی مغناطش) و جهش مغناطش (ناپیوستگی در منحنی مغناطش) که به صورت غیرعادی در پذیرفتاری اسپینی در دمای صفر قابل مشاهده هستند، به صورت نظری در یک شبکه صفر بعدی (نقطه کوانتومی) کاگومه مثلثی بورون که تحت اثر یک پتانسیل خارجی زیرشبکه قرار گرفته است، مطالعه می شود. با تجزیه و تحلیل برهم کنش رودرمن- کیتل- کاسویا- یوشیدا (RKKY)، حالت پایه مغناطیسی شبکه کاگومه مثلثی در حضور دو اتم ناخالصی مغناطیسی بررسی می شود. ویژگی بارز شبکه کاگومه مثلثی بور صفر بعدی، شکل گیری پلاتوهای مغناطش در منحنی RKKY بر حسب انرژی فرمی می باشد. پیکربندی های مکانی ناخالصی های مغناطیسی، به طور چشمگیری مکان و شدت پلاتوها را تغییر می دهد. بر اساس اطلاعات موجود، این نوع پلاتوهای مبتنی بر برهم کنش  RKKY پیش از این گزارش نشده است. نتایج برای ساختارهایی با اندازه محدود (ابعاد محدود) به روشنی تایید می کنند؛ که هم پهنا و هم مکان پلاتو های مغناطش با استفاده از یک پتانسیل خارجی و انرژی فرمی، قابل تنظیم و مدیریت هستند. یکی دیگر از نتایج قابل توجه در این محاسبات، رفتار غیرعادی دیگری بنام جهش مغناطش است که همراه با ناپیوستگی در منحنی های پذیرفتاری اسپینی می باشد. ساختار الکترونی یک شبکه کاگومه مثلثی بورون می تواند به شدت تحت تاثیر یک پتانسیل زیر شبکه مدوله شده فضایی قرار گیرد؛ چراکه با مدیریت و تغییر پتانسیل خارجی، شکاف نواری و چگالی حالت های موضعی  قابل کنترل می باشند. نتایج به دست آمده، دانش قابل توجهی در زمینه طراحی آزمایش و ابزار برای ایجاد و شرح فازهای نوین مغناطیسی در علم اسپینترونیک و ابزار مگنتوالکترونیکی مبتنی بر شبکه های کاگومه مثلثی بورون، فراهم می کنند.

    کلیدواژگان: برهم کنش رودرمن- کیتل- کاسویا- یوشیدا، نقطه های کوانتومی، شبکه کاگومه مثلثی بورون، پلاتو مغناطش، جهش مغناطش
  • نگین فتاحی* صفحات 77-87

    انتقال کوانتومی چند مرحله ای در ارتباطات کوانتومی بسیار مهم است. در این مقاله طرح انتقال حالت درهم تنیده ی کوانتومی 6-کیوبیتی در چند مرحله را پیشنهاد داده ایم. در این روش فرستنده می خواهد اطلاعات مورد نظر را از راه ارسال حالت کوانتومی درهم تنیده 6-کیوبیتی، با استفاده از گره های واسطه که بین گره آغاز و گره هدف قرار دارند، به گیرنده منتقل کند. در این حالت ارتباط مستقیمی بین فرستنده و گیرنده وجود ندارد و بین گره های همسایه حالت کوانتومی درهم تنیده 7-کیوبیتی، به عنوان کانال کوانتومی به اشتراک گذاشته می شود. ارسال اطلاعات در فواصل دور به دلیل وجود نوفه های محیطی که دوری ناپذیر بوده و تاثیر نامطلوبی بر کانال کوانتومی درهم تنیده می گذارند، همواره با مشکلاتی همراه است.  این روش، انتقال اطلاعات کوانتومی بین N  گره در  N-1مرحله را شرح می دهد، بنابراین برای ارسال اطلاعات در مسافت های دور مناسب می باشد. همچنین با محاسبه بازده این روش، مزایای آن را نسبت به دیگر روش ها بیان می کنیم.

    کلیدواژگان: انتقال کوانتومی، درهم تنیده، گره واسطه، کیوبیت، چند مرحله
  • مجتبی گودرزی* صفحات 88-98

    در این پژوهش، با استفاده از شبیه سازی و بهره گیری از نظریه اختلالی کایرال و مکانیسم نیروهای سه جسمی که از اهمیت بالایی برخوردار است، برهمکنش زنجیره ای مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه پارامترهای مهمی از جمله؛ نسبت دامنه پراکندگی، آهنگ واپاشی و سطح مقطع پراکندگی این واپاشی محاسیه شده است. با توجه به اینکه در فرآیندهای هسته ای دقت تا دومین مرتبه اصلی (NLO) می تواند درصد خطا را تا حد بالایی کاهش دهد، محاسبات انجام شده در این پژوهش تا مرتبه (NLO) انجام گرفته است. نتایج بدست آمده از همخوانی بالایی با نتایج تجربی برخوردار است.

    کلیدواژگان: دامنه پراکندگی، سطح مقطع، نیروهای سه جسمی
|
  • Parisa Ahmadi *, Masoud Mahjour-Shafiei, MohammadReza Mohammadizadeh Pages 7-21

    Hydrophilicity is one of the essential properties of biocompatible materials to be placed in the body environment. In this research, improvement in hydrophilicity of the surfaces of polyethylene and polystyrene samples with implantation of helium ion was studied. A 10 µA helium ion beam with an energy of 10 keV delivered by the department of physics university of Tehran’s electrostatic accelerator was used. The samples were bombarded with a beam at two angles of 45° and 90° relative to the surface of the sample. No remarkable difference was observed in the hydrophilicity of the samples bombarded with the two mentioned above angles. Implantation was performed with various fluences in the range of  . A variation of the fluence revealed that the contact angle may be reduced 14 and 16 degrees for polyethylene and polystyrene samples, respectively. The surface roughness of the samples was measured before and after ion implantation with an atomic force microscope (AFM). The reported roughness for each sample is the average of 30 measurements. It was observed that ion implantation has the opposite impact on the surface roughness of polyethylene and polystyrene. On average, the surface roughness of polyethylene samples decreased 32 nm, in contrast to the polystyrene roughness, which increased 33 nm.

    Keywords: Biocompatible Materials, Ion Implantation in Polymer, Contact Angle, Beam Energy, Ion Accumulation Per Unit Area
  • Tawfigh Osati * Pages 22-38

    One of the dominant modes of decay of the standard model Higgs boson is its decay into b  pair. Subsequently, either b or  can fragment directly into the upsilon meson. In this paper, the direct branching fractions of the standard model Higgs boson to the upsilon meson are calculated via direct fragmentation b and  quarks. The results obtained from our calculations show that, the decay ratio of the Higgs boson to the upsilon pair is equal to , which is a very good agreement with the value reported by CMS Collaboration which is equal to  . In addition, the direct decay branching fraction of the Higgs boson to the pair upsilon with longitudinal polarization from our calculations, compare to its decay to the unpolarization upsilon pair, it shows a 13% reduction, which is comparable to the 22% decrease is reported by the CMS Collaboration. Therefore, it can be concluded that the dominant contribution in the decay of the Higgs boson to the upsilon, is the direct fragmentation of the quark b and antiquark .

    Keywords: higgs boson, branching fraction, decay rate, fragmentation
  • Ahmad Zatirostami *, Khikmat Muminov, Alimakhmad Kholov, Farshid Mofidnakhaei Pages 39-54

    Dye-sensitized solar cells (DSSCs) are cheap and earth abundant solar cells that require novel ideas for further improvement. In this study, we use TiO2 nanofibers to fabricate the DSSCs photoanode. In order to isolate the transparent conductive oxide from the electrolyte species, we deposit a spin-coated TiO2 blocking layer. The characteristics of this cell are further improved by decorating the nanofibers with Ag nanoparticles which generate surface plasmonic resonances. It is shown that LSPRs increase the generated current in the cells by providing a higher light absorption and lower recombination. Our best cell showed an efficiency of 6.19%, which is a significant improvement in comparison to the bare DSSC with 4.84% efficiency.

    Keywords: silver nanoparticles, Dye-Sensitized Solar Cell Fabrication, Nanofiber
  • Moslem Zare *, Ali Modabberasl Pages 55-76

    An investigation of the modern phenomena of condensed matter physics, called, magnetization plateau and magnetization jump, visible as anomalies in spin susceptibility at zero temperature, have been carried out theoretically in a zero-dimensional boron triangular Kagome lattice (0D-BTKL), namely quantum dots of BTKL, subjected to a staggering sublattice potential. By analyzing the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) interaction, the magnetic ground state of the 0D-TKL in the presence of two magnetic adatoms, in the presence of a staggered sublattice potential is evaluated. The important salient feature of the 0D-BTKLs is the emergence of the RKKY plateaus versus the Fermi energy. The spatial configurations of the magnetic impurities dramatically change the quality and quantity of the RKKY plateaus. These RKKY plateaus have not been reported before, to the best of our knowledge. Our finite-size results successfully confirm that both the width and location of the RKKY plateaus are tunable using an external potential and Fermi energy. Another remarkable observation is the nontrivial behavior, namely the magnetization jump, which accompanies the discontinuity in the spin susceptibility curves versus the staggering potential in our calculations. We believe that our results provide significant insights towards designing further experiments to search for the realization of the magnetization plateau phases and magnetization jumps in spintronics and pseudospin electronics devices based on BTKLs.

    Keywords: Magnetization plateau, magnetization jump, Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida (RKKY) interaction, boron triangular Kagome lattice
  • Negin Fatahi * Pages 77-87

    Quantum multi-hop teleportation is important in the field of quantum communication. In this paper, we proposed a Multi-hop quantum teleportation scheme of the 6-qubit entangled state. In the proposed scheme,  the sender teleports the desired information by transmitting a 6-qubit entangled quantum state to the receiver through the N intermediate nodes between the source node and destination node. Therefore,  the sender and receiver are not in direct connection with each other, and the information is teleported in Multi-hop between the N neighbor nodes. Also, in this scheme, the 7-qubit entangled states as quantum channels are shared between neighbor nodes.  Always, teleportation processes over long distances are problematic because of the existence of the environmental noise which is almost inescapable and adversely affects the entangled quantum channel. This scheme explains the quantum teleportation between N nodes in N-1 steps and it is suitable for teleportation processes over long distances. Also, we calculate the efficiency of this scheme and indicate the advantages of this protocol.

    Keywords: Quantum teleportation, Entanglement, intermediate node, qubit, multi-hop
  • Mojtaba Goodarzi * Pages 88-98

    In this research, the chiral perturbation theory and the mechanism of three-body forces, which are of great importance, are employed through simulations to investigate the chain interaction. In the following, important parameters such as scattering amplitude ratio, decay rate, and scattering cross section of this decay have been calculated. Due to the fact that in nuclear processes, accuracy up to the next to leading order (NLO) can reduce the error rate to a high extent, the calculations performed in this research have been done up to (NLO). The obtained results are highly consistent with the experimental results.

    Keywords: Scattering amplitude, cross section, Three- body Forces