پژوهش فیزیک ایران
سال:1403 | دوره:24 | شماره:2 |تعداد مقالات:14

دراین مقاله، تأثیر عملیات حرارتی بر خواص ساختاری واپتیکی پوشش­های نابازتابندۀ TiO2 و SiO2 مطالعه و بررسی شد. لایه های نازک به روش کندوپاش بر روی زیرلایۀ سیلیکونی لایه نشانی شده و سپس به مدت 1 ساعت در دماهای مختلف، بازپخت صورت گرفت. با بررسی خواص اپتیکی این نمونه ها مشاهده شد که بعد از بازپخت، بازتاب از سطح در بازۀ طول موج 750-450 نانومتر از 7/2 به 23/0 درصد کاهش یافت. ضریب شکست نیز بعد از بازپخت نمونه ها کاهش پیدا کرد. همچنین با بررسی خواص ساختاری نمونه ها، فاز آناتاز برای قبل از انجام عملیات حرارتی و مخلوط آناتاز و روتایل و نیز افزایش شدت قله ها بعد از بازپخت نمونه ها مشاهده شد.

روش بیناب­ نمایی به عنوان روش تشخیصی برای پلاسماهای آزمایشگاهی بسیار متداول است. پژوهش حاضر با توجه به روش بیناب­ نمایی از دو منظر قابل توجه و ارزش است. یکی این که دمای ماکروسکوپیک شعلۀ پلاسمایی مورد نظر با جزییات پایه و دقیق مورد تحلیل قرار گرفته است. در گزارش های بین المللی نیز نسبت به دمای برانگیختگی الکترونی، بسیار کمتر به آن پرداخته شده، و در گزارش ­های داخلی نیز شاید حتی یافت نشود. از این رو بررسی آن قابل توجه و حائز اهمیت است. در نگاه دوم نیز با توجه به طراحی یک مشعل حرارتی، تخمین دما و مشخصات بینابی مشعل جدید، لازم و هدفمند بوده است. نتایج با استفاده از روش رسم بولتزمن، تحلیل دقیق از نمودار فرتریت و انتخاب شاخۀ P در گذار معروف به سامانۀ منفی اول N2+(B-X) ببرای مولکول دو اتمی نیتروژن غالب در هوا، محاسبه شده است. با انتخاب دقیق اعداد کوانتمی ترازهای چرخشی در شدت های بیشینۀ بیناب مربوطه، دمای ماکروسکوپیک شعلۀ پلاسمایی و دمای برانگیختگی الکترونی مشعل، به ترتیب در حدود 2000 (0.17 eV) و 6400 (0.52 eV) کلوین به­ دست آمده است. نتایج دمایی این نمونه مشعل حرارتی با گزارش­ های معتبر بین المللی مقایسه شده و نیز با رهیافت ترمودینامیکی در همین شرایط در نوار کمترین دمای قابل انتظار قرار دارد. یعنی با یک شعلۀ پلاسمای حرارتی نزدیک به دمای تحریک الکترونی (بیش از 4000 هزار کلوین) فاصله داریم. بنابراین، برای طراحی دقیق یک مشعل حرارتی با الکترودها و پارامترهای مناسب برای رسیدن به دمای ماکروسکوپیک در گسترۀ 2000 تا 4000 کلوین، این طراحی در کمترین دما یا کمترین بهرۀ دمایی برای طرح آینده (با هدف ساخت مشعل زباله سوز) قرار دارد و این نتایج مهم و ضروری به شمار می ­آیند.

در این مقاله، خواص اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی متشکل از دو نقطه کوانتومی و همچنین سه نقطه کوانتومی که به ترتیب مولکول نقطه کوانتومی دوتایی (DQD)(Double Quantum Dot) و مولکول نقطه کوانتومی سه تایی (TQD)(Triple Quantum Dot) نامیده می شوند، با استفاده از روش دامنۀ احتمال مورد مطالعه قرار می گیرند و نتایج به­دست آمده با هم مقایسه می شوند. با حل معادلات حالت این سامانه ها در تصویر برهمکنش، تحت تقریب موج چرخان و تقریب دوقطبی، پذیرفتاری های مرتبۀ اول و سوم برای مولکول های نقطه کوانتومی دوگانه و سه گانه محاسبه می شوند. همچنین در مولکول های نقطه کوانتومی مانند DQD و TQD پدیده ای که شفافیت القایی تونل زنی نامیده می شود و مشابه با شفافیت القایی الکترومغناطیس است بررسی می شود. اثر پارامترهای کلیدی سامانه همچون جفت شدگی های تونلی بین نقاط کوانتومی و شدت تونل زنی روی پاسخ اپتیکی خطی و غیرخطی مولکول های نقطه کوانتومی چندگانه DQD و TQD مطالعه می شود. نشان داده می شود که مکان و پهنای پنجرۀ ایجاد شده شفافیت القایی تونل زنی در مولکول های نقطه کوانتومی دوتایی و سه تایی را می توان با تغییر پارامترهای فیزیکی تنظیم کرد.

در این پژوهش اثر خاکستر هلیوم بر حالت احتراق و سوختن پلاسمای همجوشی غیر نوترونی در راکتور توکامک کروی مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که حضور خاکستر هلیوم غیر قابل اجتناب است، نسبت زمان محصورسازی ذرات هلیوم به زمان محصورسازی انرژی ρ^* را به عنوان پارامتر سنجش در نظر گرفتیم. بنابراین، اثر غلظت هلیوم با استفاده از معادلات صفر-بعدی توازن توان و توازن ذرات جفت شده بر رفتار پلاسما حالت احتراق و سوختن بررسی شد. در این تحقیق، برخلاف پژوهش­ های قبلی­ ما، پلاسما را غیر آرمانی در نظر گرفتیم و غلظت ناخالصی ­های Be و W ثابت در نظر گرفته شد تا اثر ناخالصی­ های رایج در محیط پلاسمای توکامک کروی هم بررسی شود. در واقع، توابع استفاده شده برای محاسبۀ توان اتلاف تابشی بر حسب جدیدترین داده­ های اتمی و مدل تعادل تاجی و رویکردی جدید هستند. با حل عددی معادلات و رسم منحنی­ های هم توان به این نتیجه رسیدیم که غلظت هلیوم در حالت سوختن پلاسما بیشتر از احتراق پلاسما است و افزایش ρ^* موجب بهبود پایداری در پلاسما می­شود. حاصل ­ضرب سه­ گانه در حالت سوختن برای ρ^*>4.63 و در حالت احتراق برای ρ^*>3.0 بسته می­ شود و امکان فعالیت اجرایی پلاسما وجود نخواهد داشت.

در این پژوهش، با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی، ویژگی­های الکترونی و ترموالکتریکی بلور دوبعدی SnN-InO مورد مطالعه قرار گرفته است. نانوساختار SnN-InO، یک مادۀ ترموالکتریک لانه­زنبوری دوبعدی با گاف نواری غیرمستقیم eV 5/0 است. با استفاده از ساختار الکترونی به محاسبۀ ضرایب ترابردی ترموالکتریکی نظیر ضریب سیبک که تعیین کنندۀ اصلی خواص ترموالکتریکی است، ضریب رسانندگی الکتریکی و گرمایی الکترونی و معیار شایستگی پرداخته می­شود. محاسبات نشان می­دهند که ضریب سیبک با افزایش دما، کاهش می­یابد و در محدودۀ تراز فرمی و انرژی­های منفی، بیشترین مقدار را دارد. همچنین تغییرات معیار شایستگی نسبت به دما بسیار اندک است، به­طوری­که در بازۀ دمایی 400 کلوین به مقداری کمتر از 2/0، دستخوش تغییرات شده است. بنابراین نانوساختار SnN-InO، می­تواند به عنوان یک مادۀ ترموالکتریک خوب با معیار شایستگی 9/0 در دمای اتاق مورد توجه قرار گیرد.

میکروسکوپی تمام نگاری دیجیتالی یک روش غیر مخرب و عاری از برچسب است که اطلاعات فازی کمّی را در کاربردهای صنعتی و بیولوژیکی ارائه می­دهد. منابع نوری با همدوسی بالا معمولاً در میکروسکوپ­های تمام نگاری دیجیتالی استفاده می­شوند. ایجاد فریزهای انگلی و الگوهای پیسه ای به دلیل استفاده از منابع با همدوسی بالا و همچنین خطاهای ناشی از چیدمان های پیچیده، باعث پایین آمدن دقت اندازه گیری فاز می شود. در این مقاله، میکروسکوپ تمام نگاری دیجیتال هم مسیر بر مبنای منابع نور با همدوسی پایین به همراه طیف سنج تبدیل فوریه معرفی شده است. منبع نور با همدوسی پایین استفاده شده در اینجا LED و همچنین چیدمان هم مسیر ارائه شده، چیدمانی بر اساس تقسیم جبهۀ موج به وسیلۀ دو منشور فرنل است. بازسازی تمام نگاشت با روش تبدیل فوریه تحلیل می­شود. خط طیفی نور LED به طور همزمان با تبدیل فوریه گرفتن از نمایانی فریزهای ثبت شده به­دست می­آید. توانمندی انجام همزمان تصویربرداری کمّی فازی و طیف سنجی تبدیل فوریه این سامانه را در مطالعه زمان واقعی نمونه­های زیستی در ابعاد میکرونی منحصر به فرد می­کند.

در این مقاله، یک طرحواره برای شارژ باتری های کوانتومی با استفاده از تکنیک استیرپ زنجیره­ای پیشنهاد شده است. برای این کار، ابتدا یک باتری کوانتومی پنج ترازی در نظر گرفته شده و از چهار تپ برای شارژ این باتری استفاده شده است. نشان داده شده است که با تنظیم مناسب شدت بیشینه و تأخیر زمانی بین تپ ها، می­توان شرایط تکنیک استیرپ زنجیره­ای را برقرار کرد و باتری کوانتومی پنج ترازی را به صورت مناسبی شارژ کرد، طوری که بیشینه مقدار ارگوتراپی حاصل شود. در این طرحواره، تغییر اندک در پارامتر تپ ها شامل تأخیر زمانی بین تپ ها و بیشینه مقدار تپ ها تأثیر چندانی بر ارگوتراپی نهایی سامانه ندارد. همچنین نشان داده شده است که روش پیشنهادی در این طرحواره می­تواند برای شارژ باتری های کوانتومی بیشتر از پنج تراز نیز تعمیم داده شود.

در این مقاله، به مطالعۀ عدم قطعیت آنتروپی یک سامانۀ مرکب متشکل از دو زیرسامانۀ غیر برهم­کنشی یکسان می­پردازیم. هر کدام از زیرسامانه­ها شامل یک کیوبیت در یک کاواک نشت کنندۀ مجزا است. فرض می­کنیم کیوبیت­های مورد نظر به طور مستقل و همزمان با یک میدان کلاسیکی خارجی و مدهای الکترومغناطیسی خلأ کاواک مربوطه­شان برهم­کنش می کنند. نشان می­دهیم که شدت (بسامد رابی) و نامیزانی میدان کلاسیکی تأثیر شگرفی بر دینامیک عدم قطعیت آنتروپی سامانۀ کل دارد؛ به­طوری­که با افزایش شدت میدان کلاسیکی می­توان عدم قطعیت آنتروپی را تا زمان­های طولانی کوچک نگه داشت. همچنین افزایش نامیزانی سبب می­شود تا عدم قطعیت آنتروپی سامانه طی مدت زمان کوتاه­تری به مقدار پایای خودش برسد.

جفت­ کردن میدان ها‏ می تواند منجر به ظهور پدیده های جدید شود. در مبحث میدان های کلاسیک و سامانه های غیرخطی، روی جواب های منزوی و سالیتونی آنها تحقیقات زیادی انجام شده است. در تحقیقات انجام شده، معمولاً دو سامانۀ ϕ^4، و یا دو سیستم سینوسی-گوردن با هم جفت شده اند. سیستم سینوسی-گوردون دارای جواب های متنوعی است، که خوش رفتار بوده، و جواب های سالیتونی آن کاملاً شناخته شده است. از طرفی سامانۀ ϕ^4 که در نظریۀ میدان ها اهمیت به ­سزایی دارد، جواب های منزوی دارد؛ اما این جواب ها سالیتون نیستند. مثلاً از یک جفت کینک و پاد کینک آن نمی توان یک جواب مقید ساخت، و یا این که این دو جواب پس از برخورد به حالت قبل برنگشته و خراب می شوند. ما در این تحقیق، یک سامانۀ ϕ^4 را به یک سامانۀ سینوسی-گوردون جفت می کنیم؛ به این منظور که پایداری را از سامانۀ سینوسی-گوردون به سامانۀ ϕ^4 سرایت بدهیم. ما نشان داده ایم که برای یک سامانۀ جفت شدۀ ϕ^4 و سینوسی-گوردون، این انتظار تا حدودی براورده می شود.

آلیاژهای هاسلر به دلیل ساختار الکترونی منحصر به فردی که دارند مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. بیشتر تحقیقات انجام شده بر روی آلیاژهای هاسلر تا به امروز شامل ساختارهایی است که حاوی عناصر واسطه هستند. اخیراً ترکیبات چهارتایی هاسلر بدون حضور فلزات واسطه توجه محققان را هم از دیدگاه تجربی و هم نظری به خود جلب کرده­است. ما ازروش ابتدا به ساکن، برای بررسی خواص ساختاری، الکترونی و مغناطیسی ترکیبات هاسلر چهارتایی KYBX(Y=Ca or Sr , X=S or Se) استفاده کرده ایم. نتایج محاسبات ما نشان داد که این ترکیب­ها فرومغناطیس هستند. بعد از بررسی چینش های مختلف اتم­ها در این ترکیبات مشخص شد که چینش خاصی از اتم ها در ساختار (نوع 1)، پایدارترین پیکربندی است. خواص الکترونی این آلیاژها نشان می دهد که گشتاور مغناطیسی μB 2 و نیمه فلزات مغناطیسی با قطبش اسپین 100%در سطح فرمی دارند. خاصیت نیمه فلزی آنها عمدتاً از اوربیتال های p اتم های B ناشی می شود. نتایج کلی حاکی از آن است که این ترکیبات برای کاربردهای اسپینترونیک مناسب هستند.

در این مقاله، دوپایداری نوری در سامانه های اپتومکانیکی ترکیبی شامل دو کاواک (اپتومکانیکی و معمولی) که به همدیگر جفت شده­اند و شامل مولکول­های نقطه کوانتومی (QDMs) است، مورد بررسی و مقایسه قرار می­گیرد. برای این منظور، دو پیکربندی متفاوت مورد مطالعه قرار می گیرد. در پیکربندی اول، مولکول­های نقطه کوانتومی (QDMs) درون کاواک اپتومکانیک و در پیکربندی دوم، مولکول­های نقطه کوانتومی درون کاواک معمولی قرار دارند. برای محاسبۀ دینامیک عملگرهای سامانه از رهیافت هایزنبرگ – لانژوین تحت تقریب میدان میانگین استفاده می­شود. برای دستیابی به پدیدۀ دوپایداری نوری، که در کلیدهای نوری و حافظه­های نوری کاربرد دارد، معادلات دینامیکی سامانه در حالت پایا حل می شوند. اثر پارامترهای فیزیکی سامانه از جمله نامیزانی، تعداد مولکول­های نقطه کوانتومی و شدت تونل­زنی میدان خارجی روی پدیدۀ دوپایداری نوری مطالعه می­شود. علاوه بر این، آستانۀ کلید­زنی و پهنای ناحیۀ دوپایداری نوری در دو پیکربندی مختلف با هم مقایسه می­شود. با توجه به این که پدیدۀ دوپایداری نوری می­تواند کاربردهای بالقوه­ای در کلید­های تمام نوری، ترانزیسیتورهای نوری، محاسبات کوانتومی و ارتباطات کوانتومی داشته باشد نتایج به­دست آمده می­تواند برای کاربردهای ذکر شده و بهینه­سازی سامانه مفید باشد.

در این مقاله، دینامیک همدوسی کوانتومی و سرعت هیلبرت-اشمیت به­ عنوان معیاری برای سنجش حافظه دار بودن سامانۀ کوانتومی برای یک اتم سه ترازۀ نوع v داخل یک کریستال فوتونی غیرهمسانگرد بررسی می­ شود. تأثیر اختلاف بسامد گذار تراز بالای اتم از بسامد قطع گاف نواری فوتونی و مقادیر مختلف فاز نسبی اولیه بر روی ویژگی های کوانتومی مطرح شده مطالعه می شود. نشان می دهیم که گاف نواری کریستال فوتونی، به ­عنوان یک محیط ساختار یافته، به­ طور قابل توجهی بر حفظ و افزایش این ویژگی های کوانتومی تأثیر می گذارد. مواد گاف نواری فوتونی خاصیت غیرمارکوفی دارند و به­ عنوان یک راه حل اساسی در غلبه بر مسئلۀ واهمدوسی و متعاقباً در مسائل مرتبط با اطلاعات کوانتومی رهیافت جدیدی را ارائه می دهند‍.

در این تحقیق، با استفاده از محاسبات اصول اولیه بر اساس تئوری تابعی چگالی (DFT)، به بررسی عملکرد الکترو اپتیکی نانو ساختار سه بعدی تی­-کربن می­پردازیم. علاوه بر بررسی پایداری دینامیکی و استاتیکی، ساختار بهینه شدۀ یاختۀ واحد تی-کربن، در راستای یک پژوهش نوین، خواص الکترواپتیکی، تحت تأثیر تنش هیدرواستاتیکی همه جهته بر یاختۀ واحد تا 9 گیگاپاسکال، با به کارگیری کدهای محاسباتی، شبیه سازی شده است. نتایج به­ دست آمده بیانگر عملکرد قابل قبول این نانوساختار به عنوان یک مادۀ مناسب جاذب اپتیکی است و می­توان این نانوساختار سه بعدی را جهت استفاده در طراحی قطعات نوآورانه­ای مانند حسگر­های الکترواپتیکی، دستگاه های تشدید نور، آشکارسازهای اپتیکی و سلول­های خورشیدی پروسکیت آلی پیشنهاد داد.

در سال های اخیر، علاقۀ فزاینده ای به استفاده از نانوذرات پلاسمونی به عنوان منابع حرارتی با قابلیت کنترل از راه دور توسط نور وجود داشته که منجر به ظهور زمینۀ ترموپلاسمونیک شده است. در این راستا نانوستاره های طلا، نانوموادی بی نظیر با قابلیت ذاتی ایجاد یک اثر حرارتی محدود شده در مقیاس نانو هستند. لذا در این مقاله، خواص پلاسمونیک و ترموپلاسمونیک نانوستاره های طلا مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه تغییرات ناشی از برخی پارامترهای هندسی تأثیرگذار مانند اندازۀ نانوذرات و ضخامت آنها بر روی تقویت میدان الکتریکی موضعی و افزایش دمای سطحی نانوستاره ها گزارش شده است.