فهرست مطالب

نشریه علوم دانشگاه خوارزمی
سال دوازدهم شماره 4 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/04/12
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسین امانی صفحات 601-612
    بیوسورفکتانت ها در صنایعی مانند صنعت نفت، صنایع غذایی، دارویی و آرایشی کاربرد زیادی دارند. خواص بیوسورفکتانت ها از قبیل کاهش کشش سطحی، امولسیون کنندگی و تجزیه پذیری زیاد اجازه می دهد که آن ها جانشین خوبی برای سورفکتانت های شیمیایی شوند. در این تحقیق، از باکتری باسیلوس سابتیلیس1 0110NLIM برای تولید نوعی بیوسورفکتانت لیپیوپپتیدی (سورفکتین) درون یک بیوراکتور جدید استفاده شد تا مشکلات ناشی از تشکیل شدید کف که در اثر تولید بیوسورفکتانت ایجاد می شود حل شود. برای غلبه بر تشکیل سریع کف، یک ظرف جمع آوری کف به بیوراکتور اضافه شد. هدف دیگر این پژوهش، خالص سازی و تعیین ساختار بیوسورفکتانت تولید شده و هم چنین مشخص کردن شرایط بهینه دور هم زن و هوادهی در بیوراکتور برای رسیدن به بیش ترین مقدار تولید سورفکتین است. در این تحقیق، تولید سورفکتین با آنالیزهایFTIR و H NMR اثبات شد. بررسی های سینتیکی هم چنین نشان داد تولید سورفکتین وابسته به رشد باکتری است. نتایج دیگر نشان داد که تولید در شرایط بهینه (rpm300 و vvm5/1) در بیوراکتور سبب به دست آمدن مقادیر2،YP/S (mg/g) 3،YP/X (mg/g) 4V(mg/l.h) به ترتیب 595 و 250 و 57 می شود. بنا بر این، این نتایج نشان گر پتانسیل خوب باسیلوس سابتیلیس 0110NLIM برای تولید سورفکتین و هم چنین موثر بودن تکنیک استفاده شده برای تولید بیوسورفکتانت است.
    کلیدواژگان: بیوسورفکتنت، باسیلوس سابتیلیس، سورفکتین، بیوراکتور
  • فرهاد اسمعیلی قدسی، زهرا باژن، جمال مظلوم صفحات 613-622
    فیلم های نازک اکسید منیزیم به روش سل- ژل تهیه شدند. اثر دمای بازپخت روی خواص اپتیکی، ساختاری و مورفولوژیکی فیلم ها با استفاده از FTIR، UV-Visible، اسپکتروسکوپی فوتولومینسانس (PL)، پراش پرتو X (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. ثابت های اپتیکی و ضخامت فیلم ها با رهیافت کمینه سازی نامقید نقطه گرا تعیین شد. شفافیت اپتیکی فیلم ها با افزایش دما کاهش می یابد. با افزایش دما ضریب شکست و ضریب خاموشی فیلم ها افزایش یافته اما ضخامت و گاف نواری کاهش می یابد. ضخامت فیلم ها به ترتیب از 635 به 420 نانومتر و گاف نواری فیلم ها از eV05/4 به eV02/4 کاهش می یابد. شدت فوتولومینسانس با افزایش دما افزایش می یابد. طیف XRD نشان می دهد که فیلم های تهیه شده در دمای 500 درجه سانتی گراد ساختارآمورف دارند. هم چنین ساختار کریستالی نانوپودرهای اکسید منیزیم تهیه شده به روش سل- ژل د بررسی شد. ساختار کریستالی پودرهای MgO با افزایش دما بهبود یافته است. تصویر SEM فیلم تهیه شده در دمای500 درجه سانتی گراد یک فیلم همگن و بدون ترک را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: اکسید منیزیم، فیلم نازک، سل، ژل، خواص اپتیکی، نانو پودر
  • تهمینه جلالی صفحات 623-636
    در این مقاله، مسئله ویژه مقداری غیرخطی برای محاسبه ساختار نواری فوتونی بلور فوتونیک دوبعدی با استفاده از روش عددی MMP بررسی شده است. ساختار نواری بلور فوتونیک دوبعدی برای دو قطبش TE و TM محاسبه شده است. جزئیات روش محاسباتی شامل چیدمان فضای شبیه سازی، مدل سازی میدان های داخل و بیرون جسم، شرایط مرزی تناوبی فرضی شرح داده شده اند. در طراحی فضای شبیه سازی خصوصیات فیزیکی منطقه اول بریلوئن بلور نظیر شعاع میله ها، ضریب گذردهی و تراوایی جسم استفاده شده اند. برای مدل سازی میدان های داخل و بیرون جسم، میدان مختلط را با بسط های بسل تقریب زده می شود. هم چنین با استفاده از نظریه بلوخ، شرایط مرزی تناوبی فرضی برای منطقه اول بریلوئن اعمال می شود. برای بررسی دقت و کارایی کد، از روش بسط موج تخت استفاده شده است، که نتایج هم خوانی خوبی با روش MMP دارد. نشان داده می شود که این روش محاسباتی بدون توجه به شکل سطح مقطع میله ها و نوع ماده، قابل استفاده برای هر نوع ساختار بلوری مانند ساختار مربعی، مثلثی و لانه زنبوری است. هم چنین می توان بدون تغییر در کد برنامه از مواد دی الکتریک، پاشنده (فلزی) و داده های آزمایشگاهی استفاده کرد. بررسی های محاسبات عددی نشان می دهند که روش MMP بسیار ساده، سریع و قابل استفاده بر روی کامپیوترهای شخصی است.
    کلیدواژگان: گاف نواری فوتونی، بلور فوتونیک، روش MMP، روش عددی
  • محمد ابراهیم قاضی، مهدی حسن شاه، بهرام بهرامیان، محمدحسین احسانی صفحات 637-656
    نیکلایت با فرمول عمومی La2-xSrxNiO4و با در صد آلایش 33/0 x ≈ به روش سل- ژل تهیه شد. با تغییر در دمای بازپخت و پارامترهای رشد سعی شد ذراتی با اندازه های دانه متفاوت ایجاد شود. ساختار بلوری و خصوصیات فیزیکی آن ها به وسیله تکنیک های طیف پراش پرتو X، تبدیل فوریه طیف عبوری مادون قرمز، طیف سنجی پاشندگی انرژی پرتو X ساطع شده، میکروسکوپ الکترونی روبشی و اندازه گیری مقاومت الکتریکی با دما بررسی شد. نتایج XRD و بررسی مورفولوژی سطح نمونه ها با SEM نشان داد که کمترین دمای بازپختی که در آن فاز خالص تتراگونال مورد نظر تشکیل می شود، 920 درجه سانتی گراد است. با افزایش دمای بازپخت، اندازه بلورک ها از nm50 تا mm2 افزایش یافت. اندازه گیری طیف عبور اپتیکی (FTIR) نمونه ها نشان داد طول پیوند Ni-O در نمونه دارای اندازه بلورک کوچک تر، کوتاه تر است که این نتیجه در تطابق با کاهش ثابت های شبکه a و c با کاهش دمای بازپخت و اندازه بلورک ها است. نتایج اندازه گیری های مقاومت الکتریکی با دما نشان داد که دمای نظم بار با کاهش اندازه ذرات کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: نیکلایت، سل، ژل، نظم بار، خواص الکتریکی
  • زهرا خدام دربار محمدی، رضا ثابت داریانی * صفحات 657-668

    دراین مقاله مشخصه های تشدید تونل زنی (ضریب عبور، چگالی جریان و مقاومت دیفرانسیل منفی) از چاه های کوانتومی دوگانه مثلثی Alx Ga1-x As / Ga As بررسی شده است. برای حل معادله مستقل از زمان شرودینگر در ساختارهای چاه مثلثی از تابع ایری1 استفاده شده است. به طور اساسی، عبارت های دقیق ضرایب بازتاب وعبور قبل و بعد از اعمال میدان الکتریکی خارجی برای دو چاه کوانتومی مثلثی متقارن براساس تقریب جرم موثر به عنوان تابعی از پارامترهای ساختار شامل پهنای چاه، پهنای سد، عمق چاه و ولتاژ اعمال شده به دست آمده اند. نتایج نشان می دهند که یک رفتار مقاومت دیفرانسیلی منفی در این گونه چاه های کوانتومی دیده می شود

    کلیدواژگان: چاه های کوانتومی مثلثی دوگانه متقارن، ضریب عبور، ضریب بازتاب، چگالی جریان، مقاومت دیفرانسیلی منفی
  • حسن ربانی، آزاده مظلوم شهرکی صفحات 669-676
    در این مقاله با اتصال دو زنجیره اتمی یک نواخت به اتم های دو جای گاه متقابل نانونوارهای گرافن به بررسی رسانش الکترونی و گاف انرژی آن می پردازیم. محاسبات به کمک روش تابع گرین و رهیافت بستگی قوی در تقریب همسایه اول انجام می شود. بررسی منحنی های رسانش بر حسب انرژی الکترون ورودی نشان می دهد که برای یک نانونوار زیگزاگ گرافن به عرض یک حلقه بنزنی هیچ گافی در نوار انرژی سامانه وجود ندارد، در حالی که در مورد دسته صندلی همواره یک گاف حول انرژی فرمی مشاهده می شود که مقدار آن به اندازه نانونوار بستگی دارد. در پایان از مقایسه نتایج به دست آمده با پژوهش های قبلی، می توان نتیجه گرفت که رفتار رسانش الکترونی نانونوارهای گرافنی شدیدا به نحوه اتصال الکترودها و کیفیت اتصال ها وابسته است.
    کلیدواژگان: نانو نوار، رسانش الکترونی، گاف انرژی، تابع گرین، بستگی قوی
  • صابر فرجامی شایسته، عاطفه جعفری، کمیل بوستانی، مجتبی صلوتی صفحات 677-690
    ردر این پژوهش نانوذرات هسته-پوسته اکسید آهن-سیلیکان (Fe3O4/SiO2) با روش دومرحله ای ساخته شدند. ابتدا نانوذرات Fe3O4 با روش هم رسوبی یون های آهن (Fe+2 و Fe+3) در محیط قلیایی و بدون استفاده از سورفکتانت ساخته شد و سپس پوسته سیلیکان با روشی غیر حرارتی و بدون استفاده از اتصال دهنده ها روی نانوذرات Fe3O4 نشانده شد. سهولت این روش قابل توجه است. بررسی الگوهای پراش اشعه ایکس پودرهای حاصل نشان می دهد که ساختار اسپینل معکوس Fe3O4 تشکیل شده و سیلیکان به صورت آمورف ساخته شده است. طیف سنجی تبدیل فوریه امواج مادون قرمز نیز تشکیل این ساختارها را تایید می کند. نبود پیک های اضافی در پراش اشعه ایکس نشان دهنده تشکیل فاز خالص Fe3O4است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی نشان می دهد ساختار هسته-پوسته تشکیل شده و میانگین اندازه ذرات 20 نانومتر است. آنالیز مغناطیس سنجی نشان می دهد مقدار مغناطش اشباع نانوذرات Fe3O4 بعد از پوشش دهی با سیلیکان کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: اکسید آهن، نانوذرات مغناطیسی، هسته، پوسته Fe3O4، SiO2
|
  • Pages 601-612
    Biosurfactants are widely used in industries like oil، cosmetics، food، and pharmaceutics. Surface tension reduction، the ability to emulsify oil and high biodegradability are among the main characteristics of these biosurfactants. These favorable features make biosurfactants as potential alternatives of chemically synthesized surfactants in a variety of applications. In this research،Bacillus subtilis NLIM0110 was used to produce a lipopeptide-type biosurfactant (surfactin) in an innovative bioreactor tailored to solve the problems of severe foaming arising from production of the biosurfactant. To cope with the rapid foam generation، a conventional fermentor was integrated with a foam collector. The other aims of this study were purification، identification of surfactin، optimization of agitation rate and aeration rate which were used to increase the surfactin production. The results showed the production of biosurfactant was proportional to the cell growth representing biosurfactant as a growth-associated product. The best condition for bioreactor was 300 rpm and 1. 5 vvm، giving Yp/s، Yp/x and Y of 0. 595 gg−1، 0. 25 gg−1، and 0. 057 gl−1h−1، respectively. The production of surfactin was confirmed by FTIR and HNMR analysis. Thus، these results show the potential effectiveness of the microorganism and the technique used in biosurfactant production.
    Keywords: Biosurfactant, Bacillus subtilis, Surfactin, Bioreactor
  • Farhad E.Ghodsi Pages 613-622
    MgO thin films were prepared using sol-gel method. The influence of annealing temperature on optical، structural properties and surface morphology of the films were investigated using FTIR، UV-Visible and photoluminescence (PL) spectroscopy، X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The optical constants and thickness of the films were determined by pointwise unconstrained minimization approach. The optical transmittance has decreased with increase of annealing temperature. The refractive index and extinction coefficient of the films increased while the thickness and optical band gap of the films decreased with increasing of annealing temperature. The thickness of film decreased from 635 to 420nm and optical band gap decreased from 4. 05 to 4. 02eV. The photoluminescence (PL) intensity increased with annealing temperature. XRD patterns demonstrated that the prepared films at 500℃ were amorphous. In addition، the crystal structure of MgO nanopowders which was prepared by sol-gel method was investigated. The crystalline orientation of MgO nanopowders was improved by increasing the sintering temperature. The SEM micrographs show that a homogenous and crack-free film can be prepared at 500°C.
    Keywords: MgO, thin film, sol, gel, optical properties, nanopowder
  • Pages 623-636
    In this paper، the Mutiple Multipoles method is employed to solve nonlinear eigenvalue problem and calculate band structure for a 2D photonic crystal. Band structure is calculated for both TE and TM polarizations. Simulation space is implemented for the first Brillouin zone by using physical properties such as rods radius، permittivity and susceptibility. To model fields inside and outside of object، Multipole centers were located around it and Bessel series inside the object is shown complex fields. We used Bloch theory to implement fictitious periodic boundary conditions for the first Brillouin zone. To validate the code، we simulated the band structure of a cubic lattice and compare the results with Plane Wave Expansion Method which illustrates the accuracy of the code. It is shown that this method can be applied to investigate photonic crystals with irregular shapes and different materials for different lattices such as cubic، trigonal and honeycomb. Furthermore it could be used for dielectric or dispersive material and experimental data. Numerical calculation shows that MMP method is accurate، fast and it can be used on Personal Computers.
    Keywords: Photonic band gap, Photonic crystal, MMP method, computational method
  • Mohammad Ebrahim Ghazi, Mehdi Hasanshah Pages 637-656
    Nickelate with general formula La2-xSrxNiO4 (x≈0. 33) were synthesized by the sol–gel method. Then by changing the sintering temperature and growth parameters، particles with various sizes were produced. The crystal structure and physical properties of the prepared samples were investigated by X-ray diffraction (XRD)، Fourier transform IR spectroscopy (FTIR)، Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and resistivity measurements from room temperature to low temperatures. The XRD results and investigation of the surface morphology show the lowest temperature to get a single phase tetragonal structure is 920°C. These data confirm the formation of single phase structure in samples sintered at higher temperatures. The particle size increases with increase in sintering temperature. The FE-SEM results show that the particles sizes are in range of 50nm to 2mm. The results of resistivity measurements versus temperature by fourprobe method indicate that the charge ordering transition temperature move to lower temperature with decrease in particle size.
    Keywords: Nickelate, sol, gel, charge ordering, electrical property
  • R. Sabet Daryani Pages 657-668

    In this article، tunneling resonance (transmission coefficient، current density and negative differential resistance) has been studied for Alx Ga1-x As / GaAs triangular double quantum wells. Time dependent Schrodinger equation has been used for triangular quantum wells structures accompanied with Airy function. Transmission and reflection coefficients before and after applying external electrical field were obtained for two symmetrical triangular quantum well in terms of effective mass approximation as a function of structural parameters such as; well width، barrier width، well depth and applied voltage. Results showed a negative differential resistance at this kind of quantum wells.

    Keywords: Symmetric triangular double quantum wells, Transmission coefficient, Reflection coefficient, Current density, Negative differential resistance
  • Hassan Rabani, Azadeh Mazloom Shahraki Pages 669-676
    In this paper، we studied the electronic conductance and energy gap of a graphene nano-ribbon which is connected to two semi-infinite atomic chains by the atoms located in the opposite sides of nano-ribbon. The numerical calculations were performed using the Green’s function method in the nearest neighbor approximation of tight-binding approach. The conductance curves plotted with respect to incoming electron energy show that for a zigzag graphene nano-ribbon with one benzene ring in its width، there is no gap in the energy band spectra of the system، while for the armchair case، an energy gap always exists around the Fermi energy and its value depends on the size of the nano-ribbon. The results show that the behavior of the graphene nano-ribbons conductance strongly depends on that how and where the leads connect to the nano-ribbon and on the contacts qualities.
    Keywords: Nano, ribbon, Electronic Conductance, Energy Gap, Green's Function, Tight, binding
  • Atefeh Jafari, Komail Boustani, Mojtaba Salouti Pages 677-690
    In this study، Fe3O4/SiO2 core-shell magnetic nanoparticles (NPs) by two-step process were synthesized. First، Fe3O4 NPs by co-precipitation method of iron ions (Fe3+ and Fe2+) in an alkaline medium without using surfactant were synthesized and then silica shell with a non-thermal method without the use of linkers were installed on Fe3O4 NPs. facility of this method is noticeable. Results of X-ray powder diffraction patterns show that the inverse spinel structure of Fe3O4 and amorphous silicon was made. Fourier transform infrared spectroscopy confirmed the formation of these structures. There is no additional peak in XRD pattern which indicates that the prepared particles have pure Fe3O4 phase. TEM images show that core-shell structure is formed and mean size of NPs is 20 nm. VSM analysis showed that saturation magnetization of Fe3O4 nanoparticles after coating with silicon decreased.
    Keywords: Iron Oxide, Magnetic Nanoparticle, Fe3O4, SiO2 Core, shell