فهرست مطالب

Interface, Thin Film and Low Dimension Systems - Volume:7 Issue: 1, Summer-Autumn 2023

Journal of Interface, Thin Film and Low Dimension Systems
Volume:7 Issue: 1, Summer-Autumn 2023

  • تاریخ انتشار: 1403/01/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • فوتوکاتالیست لایه نازک آبدوست، خودتمیز شونده و ضد مه لایه نازک SiO2-TiO2 تحت تابش نور مرئی
    سمیرا محمد درویش، امیرعلی مسعودی*، عبرالله مرتضی علی، زهرا سادات حسینی صفحه 1
  • مروری بر اثرات جفت شدگی زبری در ناحیه تماس، جداسازی سطحی، چسبندگی و اصطکاک بین یک جامد الاستیک و یک بستر سخت با سطوح ناهموار تصادفی فرکتال خود متناسب
    محدثه فشانجردی*، امیرعلی مسعودی صفحه 2

    هنگامی که دو جامد به یکدیگر فشرده می شوند، معمولا در همه جای ناحیه تماس اسمی تماس اتمی برقرار نمی کنند.این واقعیت به دلیل پیامدهای عملی عظیم آن باید در بسیاری از کاربردهای تکنولوژیک مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله، مکانیک تماس پرسون را به اختصار بررسی می کنیم و سپس یک نسخه توسعه یافته از مکانیک تماس پرسون را بررسی می کنیم. در نسخه توسعه یافته، ما دو جامد را ناهموار در نظر می گیریم و اثرات زبری سطح دو جامد را بر سطح تماس واقعی، چسبندگی، اصطکاک و جدایی سطحی محاسبه می کنیم.ما نشان می دهیم که این مقادیر به شدت به زبری دو جامد و همبستگی متقابل بین آنها بستگی دارد. بنابراین، ما نشان می دهیم که هیچ نگاشت کلی، بین سیستم هایی که هر دو سطح تماس، ناهموار و خود مشابه هستند و آنهایی که فقط یک سطح آن ها ناهموار و خود مشابه هستند وجود ندارد.

    کلیدواژگان: فراکتال خود متناسب، تابع چگالی خود طیفی، همبستگی متقابل، تماس چسبنده، اصطکاک
  • میترا وصال، هدیه پازکیان*، بیژن غفاری، محمود ملاباشی صفحات 669-673
    مهندسی سطح مواد پلیمری برای بهبود خواص آنها در کاربردهای مختلف ضروری است. در این مطالعه، ما تشکیل ساختارهای مورفولوژیکی مشابه را بر روی سطح پلی متیل متاکریلات (PMMA) به دنبال تابش لیزرهای نانوثانیه فرابنفش (UV) و مادون قرمز (IR) بررسی می کنیم. بالاتر از آستانه فرسایش، و تحت شرایط تابش خاص، هر دو تابش UV و IR منجر به تشکیل منافذ ریز به دلیل استرس حرارتی و ناخالصی ها می شوند. از سویی دیگر، تابش نمونه ها ابتدا در یک شاریدگی بالا و سپس زیر آستانه فرسایش، با طول موج UV، منجر به تشکیل ساختارهای ناهموار می شود، که با نانو کره هایی که پس از تابش IR تشکیل می شوند، مقایسه می گردند. یافته های ما بینش هایی را در مورد تغییرات سطحی ناشی از لیزر در پلیمرها ارایه می دهد و به توسعه تکنیک های مهندسی سطح کنترل شده کمک می کند.
    کلیدواژگان: مهندسی سطح، تابش دهی لیزر نانوثانیه، برهم کنش لیزر-ماده، پلی متیل متاآکریلات، ساختارهای متخلخل
  • حمیدرضا حیدری، زهرا آهنگری*، حامد نعمتیان، کیان ابراهیم کافوری صفحات 675-684

    در این مقاله عملکرد ترانزیستور شاتکی با قابلیت پیکربندی مجدد و کانال ژرمانیومی به همراه سورس توسعه یافته به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. اثر پارامترهای مهم طراحی بر عملکرد این افزاره مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. این افزاره قابلیت عملکرد کانال n و کانال p را تنها با تغییر بایاس الکترودهای مربوطه دارد و نیازی به تغییر آلایش فیزیکی افزاره نیست. به دلیل بکارگیری ساختار سورس توسعه یافته، مساحت ناحیه تونل زنی در فصل مشترک سورس با کانال افزایش یافته که این مسیله منجر به بهبود خاصیت کلیدزنی افزاره و کاهش ولتاژ آستانه لازم برای شروع پدیده تونل زنی می گردد. تابع کار گیت یک مشخصه مهم افزاره است که برای دستیابی به کمترین جریان حالت خاموش در کانال n و کانال p لازم است مقدار بهینه ای برای آن تعیین گردد. براساس نتایج شبیه سازی، نسبت جریان روشن به خاموش 104×5.26 و 104×5.9 به ترتیب برای افزاره های کانال n و کانال p بدست آمده است. همچنین فرکانس قطع در حدود GHz 3T= f برای هر دو افزاره کانال n و کانال p محاسبه گردیده است. نتایج این مقاله چشم انداز روشنی را برای توسعه مدارهای منطقی توان پایین با قابلیت برنامه ریزی مجدد فراهم میکند.

    کلیدواژگان: ترانزیستور شاتکی، انتشار ترمویونی، تونل زنی مستقیم، ترانزیستور با قابلیت پیکربندی مجدد
  • آرزو جهانشیر* صفحات 693-705
    پتانسیل برنولی به پتانسیل هایی اطلاق می شود که به سری برنولی برگردانده می شوند. روش ارایه شده در این پژوهش به ما این امکان را می دهد تا بتوانیم پتانسیل های نمایی از نوع هالثن را به سادگی تا درجات توانی زوج به شیوه سری برنولی بازنویسی نماییم. با توجه به این نکته که پتانسیل هالثن شکل اصلاح شده از پتانسیلهای اصلی برهم کنش هادرونی است، برای محاسبه جرم حالت مقید شبه اتم های هادرونی مانند π-اتم، κ-اتم و یا ساختارهای متنوع هادرونی با یک کوارک مثبت و سنگین و یک کوارک منفی سبک یا برابر مانندD^+ ،〖D_s〗^+،〖D_ 〗^(*+)، 〖B_c〗^+ و〖B_ 〗^+ در دمای بالا پیشنهاد شده است. از این رو مهمترین نکته در شیوه ذکر شده بسط برنولی پتانسیل نمایی-هالثن است که با روش تبدیل فضای همتافته، متغیرهای کانونیک را با درجات توانی مرتبه بالا برای طیف جرم مزون اوپسیلون بدست می آوریم. حذف توان های فرد بزرگتر از یک به ما این امکان را می دهد تا تقریب مناسب تری را با عبارات بیشتر بازنویسی کنیم و طیف جرم را نسبت به توان های بالاتر از روش های متعارف دیگر بدست آوریم.
    کلیدواژگان: پیوند مقید، اصلاحات نسبیتی، پتانسیل برنولی، برهمکنش قوی
  • مرصع صمدی*، یاسمن آلاوه صفحات 731-738
    در این تحقیق، نانومیله های اکسید روی (ZnO) با روش رسوب حمام شیمیایی (CBD) بر روی مش فولادی 400 برای تجزیه فوتوکاتالیستی دو آلاینده آلی رنگ متیلن بلو (MB) و آنتی بیوتیک تتراسایکلین (TC) سنتز شدند. پارامترهای مختلفی از جمله غلظت محلول هسته زایی، تعداد چرخه های رسوب گذاری و دمای رشد برای رسیدن به حالت بهینه رشد اکسید روی مورد مطالعه قرار گرفتند. نمونه بهینه با زمان رشد 3 ساعت در دمای 95 درجه سانتیگراد و غلظت 5 میلی مولار روی استات به عنوان محلول هسته برای آزمایش های تخریب فوتوکاتالیستی استفاده شد. تجزیه و تحلیل طیف سنجی بازتابی منتشر (DRS) شکاف انرژی eV 3.2 را برای نانومیله های اکسید روی نشان داد. ثابت های سرعت تخریب نوری برای حذف MB و TC به ترتیب 0.0121 و 0.0043 بر دقیقه بود. همچنین، مکانیسم تخریب فوتوکاتالیستی برای پیشنهاد تولید بار و مسیر انتقال مورد مطالعه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: نیمه هادی، نانومیله های اکسید روی، فوتوکاتالیست، تتراسایکلین، متیلن بلو
  • پریساسادات نورالهی، امیرعلی مسعودی*، کوروش رحیمی، زهرا سادات حسینی صفحات 757-763
    در این تحقیق از روش هیدروترمال ساده و اصلاح شده برای سنتز نانوساختارهای اکسید روی دو بعدی استفاده شده است. سپس اثر زمان رشد گرمابی به عنوان یکی از پارامترهای اصلی پس از تصفیه بر سازه های رشد یافته بررسی شد. برای این منظور از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) برای تجزیه و تحلیل مورفولوژی و ساختار کریستالی نمونه ها استفاده شد. مشاهده شد که ساختارهای رشد یافته دارای مورفولوژی ورقه مانند هستند که با افزایش زمان حرارت دهی در دمای 80 درجه سانتی گراد از 9 تا 12 ساعت، ضخامت آنها کاهش می یابد. نتایج XRD نشان داد که ساختارها در فاز شش ضلعی با (101) به عنوان جهت گیری رشد مرجح بلوری شده اند. علاوه بر این، کاهش اندازه بلورک ها (محاسبه شده از آنالیز XRD) با افزایش زمان حرارت دهی نتیجه شد. در پایان فعالیت فوتوکاتالیستی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت و در نتیجه این بررسی، نمونه خشک شده به مدت 15 ساعت عملکرد بهتری در تجزیه متیلن بلو داشت.
    کلیدواژگان: نانوصفحات اکسید روی، هیدروترمال، زمان خشک کردن، فوتوکاتالیست، متیلن بلو
  • صفحات 765-772
    در این پژوهش نانو ذرات اکسید تیتانیوم به روش سل-ژل سنتز و با درصدهای مختلف (0.2 و 0.5 درصد وزنی) گرافیت و نانو لوله های کربنی آلاییده شد.آنالیز پراش پرتو ایکس نمونه ها شکل گیری فاز آناتاز نمونه های خالص و آلاییده اکسید تیتانیوم را نشان داد. مورفولوژی و اندازه دانه های نمونه ها با آنالیز FESEM بررسی و نشان داد که متوسط اندازه دانه نمونه های آلاییده، از 65 نانومتربرای نمونه TiO2 خالص به 42 نانومتر کاهش یافت. خواص الکتریکی نمونه ها با LCR متر بررسی و رسانندگی، ظرفیت و اتلاف نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج اندازه گیری های الکتریکی نشان داد که رسانندگی نمونه ها از 58.51(Ωm)-1(*10-12) به 67.52 (Ωm)-1(*10-12) با آلایش افزایش می یابد. با آنالیزهای UV-Vis و FT-IR خواص اپتیکی نمونه ها بررسی شدند. دریافتیم که نمونه های آلاییده به CNTs دارای رسانندگی بیشتر و اندازه دانه های کوچکتری نسبت به نمونه های آلاییده به گرافیت هستند.
    کلیدواژگان: اکسید تیتانیوم، نانو لوله های کربنی، رسانندگی، ظرفیت، گاف نواری انرژی
|
  • Hydrophilic, self-clean and anti-fog SiO2-TiO2 thin film photocatalyst under visible light irradiation
    Samira Mohammad Darvish, AmirAli Masoudi *, Abdollah Mortezaali, Zahra Sadat Hosseini Page 1

    Silicon dioxide-titanium dioxide (SiO2-TiO2) thin films with super-hydrophilic properties and photocatalytic activity were deposited on the glass substrates by a simple dip-coating method. Morphological, structural and optical properties of the SiO2-TiO2 thin films were characterized using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), X-Ray Diffraction (XRD) patterns, and UV-Vis spectroscopy. The XRD patterns indicate decrease in the crystallite size from 51.0 nm to 22.7 nm with addition of SiO2 to the TiO2 structure. Moreover, the estimated band gap from optical measurements has a reduction from 3.13 eV to 2.63 eV for the SiO2-TiO2 sample. Water Contact Angle (WCA) measurements showed that SiO2-TiO2 thin film has super-hydrophilic property and self-cleaning, rainproof, anti-fog properties which can be effectively controlled by visible light illumination. An improved photocatalytic performance compared to TiO2 in terms of higher efficiency (~100%) in degradation of methylene blue (MB) pollutant under visible light was achieved.

    Keywords: SiO2-TiO2, Thin film, photo-catalyst, super-hydrophilic, visible light
  • A review of roughness coupling effects on the contact area, interfacial separation, adhesion, and friction between an elastic solid and a hard substrate with randomly rough, self-affine fractal surfaces
    Mohadeseh Feshanjerdi *, AmirAli Masoudi Page 2

    When two solids are squeezed together they generally do not make atomic contact everywhere within the nominal contact area.This fact should be considered in many technological applications due to its enormous practical implications. In this paper, we briefly review Persson's contact mechanics and then review an extended version of Persson's contact mechanics. In the extended version, we consider that two solids are rough and calculate the effects of surface roughnesses of two solids on the area of real contact, adhesion, friction, and interfacial separation.We show these values strongly depend on the roughness of two solids and the cross-correlation between them. Therefore, we present that there is no general mapping between systems of both surfaces being rough and self-similar, and those with only one surface being rough and self-similar.

    Keywords: Self-affine fractal, Auto-spectral density function, Cross-correlation, Adhesive contact, Friction
  • Mitra Vesal, Hedieh Pazokian *, Bijan Ghafary, Mahmoud Mollabashi Pages 669-673
    Surface engineering of polymeric materials is essential for improving their properties in various applications. In this study, we investigate the formation of similar morphological structures on the surface of polymethyl-methacrylate (PMMA) following irradiation of nanosecond ultraviolet (UV) and infrared (IR) lasers. Above the ablation threshold, and under certain irradiation conditions, both UV and IR irradiations lead to the formation of micropores due to thermal stress and impurities. Again, irradiation of the samples first at a fluence above and then below the ablation threshold, with UV wavelength, leads to the formation of bumpy structures, compared to the nanospheres formed following IR irradiation. Our findings provide insights into laser-induced surface modifications in polymers and contribute to the development of controlled surface engineering techniques.
    Keywords: Surface engineering, Nanosecond laser irradiation, Laser-matter interaction, Polymethyl-methacrylate, Porous structures
  • HamidReza Heydari, Zahra Ahangari *, Hamed Nematian, Kian Ebrahim Kafoori Pages 675-684

    This paper presents a comprehensive investigation into the electrical characteristics of a reconfigurable Schottky barrier transistor that utilizes germanium as the channel material and features an extended source region. The impact of critical design parameters on the device performance is thoroughly assessed. The device is capable of achieving both n-type and p-type operation on a single device by adjusting the appropriate bias for the electrodes, without the need for additional physical doping. The proposed device offers a wider tunneling area at the interface of the source and channel region, leading to an improvement in device switching performance and a reduction in the threshold voltage required for the onset of tunneling. The gate workfunction is a crucial design parameter that should be optimized to minimize the off-state current for both n-type and p-type operation. The findings reveal that the on/off current ratio of 5.26×104 and 5.9×104 can be attained for n-type and p-type operation, respectively. Furthermore, the analog performance of the device has been examined, and a cut-off frequency of fT=3GHz has been achieved for n-type and p-type device. These results provide valuable insights into the development of low-power reprogrammable logic circuits.

    Keywords: Schottky Barrier Transistor, Thermionic Emission, Direct Tunneling, Reconfigurable Transistor
  • Arezu Jahanshir *, Ekwevugbe Omugb Pages 693-705
    This paper studies the important concepts in the fundamental optimization of mass and thermal properties of strong interactions based on quantum approximate operators. It explores and analytically calculates the radial part of the Schrödinger equation at finite temperature using the two intertwined spaces based on the Wick ordering method in the Bernoulli Potential. We provide analytical expressions for the ground state energy eigenvalues to define the zeroth approximation. Bernoulli potential refers to some of the potential types that are returned to the Bernoulli series. The method presented in this study allows us to rewrite some of the exponential potentials simply to even power levels in the Bernoulli series. Given that the Hulthen potential is a modified form of main hadronic interaction potentials, it is used to calculate the bound state mass and properties of hadronic atoms such as π-atoms, κ-atoms or various hadronic structures with positive/negative and heavy/light quark bound states such as 〖D_s〗^+,〖B_c〗^+,〖〖〖B_ 〗^+,D^+ ,D〗_ 〗^(*+) at finite temperatures. The main goal of this research is to the combined quantum operators and two intertwined spaces within the Bernoulli expansion to determine the best approximation of upsilon meson mass and thermal properties.
    Keywords: Bound state, Relativistic correction, Bernoulli Potential, Strong interaction
  • Morasae Samadi *, Yasaman Alaveh Pages 731-738
    In this research, zinc oxide (ZnO) nanorods were synthesized by the chemical bath deposition (CBD) method on steel mesh 400 for the photocatalytic decomposition of two organic pollutants: methylene blue (MB) dye and tetracycline (TC) antibiotic. Different parameters were studied, including the concentration of the nucleation solution, the number of deposition cycles, and the growth temperature to reach the optimal state of ZnO growth. The optimal sample with a growth time of 3 h at a temperature of 95 °C and a concentration of 5 mM zinc acetate as a nucleation solution was used for photocatalytic degradation tests. The diffuse reflectance spectroscopy (DRS) analysis showed an energy gap of 3.2 eV for ZnO nanorods. The photodegradation rate constants were 0.0121 and 0.0043 min-1 for MB and TC removal, respectively. Also, the mechanism for the photocatalytic degradation was studied to propose the charge generation and transfer pathway.
    Keywords: Semiconductor, Zinc oxide nanorods, Photocatalyst, Tetracycline, Methylene Blue
  • Parisa Sadat Noorollahi, Amirali Masoudi *, Kourosh Rahimi, Zahra Sadat Hosseini Pages 757-763
    In this research, a simple and modified hydrothermal method has been used to synthesize two-dimensional zinc oxide nanostructures. Then, the effect of hydrothermal growth time as one of the main post-treatment parameters on the grown structures was investigated. For this purpose, X-ray diffractometry (XRD) and Field emission scanning electron microscopy (FESEM) were utilized to analyze the morphology and crystalline structure of the samples. It was observed that the grown structures have the sheet-like morphology which their thickness decreases with increasing dying time at 80 °C from 9 to 15 h. The XRD results showed that the structures have been crystalized into the hexagonal phase with (101) as the preferred growth orientation. In addition, decrease in the size of the crystallites (calculated from XRD) was concluded with increasing heating time. In the end, the photocatalytic activity of the samples was investigated, and as a result of this investigation, the sample that was heated for 15 h had a better performance in the degradation of methylene blue.
    Keywords: ZnO Nanosheets, Hydrothermal, Drying time, Photocatalyst, Methylene Blue
  • Sedigheh Dadras *, Fatemeh Keramatiradmousa Pages 765-772
    In this research, we synthesized titanium dioxide (TiO2) nanoparticles by sol-gel method, and doped with different percentages (0.2%wt and 0.5%wt) of graphite and carbon nanotubes (CNTs). The X-ray diffraction analysis of the samples showed the formation of anatase phase of pure and doped TiO2 samples. We checked the morphology and grains size of the samples by using FESEM analysis we measured the grain size, which was reduced from 65 nm to 42 nm by doping. The electrical properties of the samples have investigated by LCR meter and measured the capacitance, energy dissipation and conductivity of the samples. The results of the electrical measurements showed that the conductivity of the samples increased from 58.51(Ωm)-1(*10-12) to 67.52 (Ωm)-1(*10-12) with doping. We used UV-Vis and FT-IR analysis to investigate optical properties of the samples. We found that CNTs doped samples have more conductivity and smaller grain size than graphite doped samples
    Keywords: titanium dioxide, Carbon nanotubes, Conductivity, Capacitance, Band gap energy