پژوهش سیستم های بس ذره ای (علوم دانشگاه شهید چمران)
سال:1398 | دوره:9 | شماره:3 (پیاپی 22) |تعداد مقالات:18

ساختار و گاف نواری الکترونی چند دسته ی مختلف از ساختارهای TiO2 به وسیله ی نظریه ی 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 اندازة 7 و 14 درصد اختلاف دارد. مقایسه ی دو تابعی مذکور در محاسبه ی 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. مخصوصاً قسمت های بالایی نوار ظرفیت و قسمت های پایینی نوار رسانش دقیقاً 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 ی ساختار نواری، فاصله ی بین نوارهای رسانش و ظرفیت و بنابراین اندازه ی گاف نواری است. اختلاف گاف محاسبه شده توسط این دو تابعی برای همه ی ساختارهای بررسی شده در این جا مقدار تقریبا یکسان eV 1. 6 است.

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.

در این مقاله رفتار دینامیکی زنجیره اسپینی با برهمکنش خوشه ای، که تحت تأثیر میدان مغناطیسی عرضی است، را در اثر تغییر ناگهانی میدان مغناطیسی مورد بررسی قرار می دهیم. 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.

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 ی بورفین بدون نقص و ورقه ی بورفین دارای دررفتگی با کمک نظریه ی 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.

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.

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.

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.

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 مؤثر، طول انتشار و ضریب عملکرد ساختار به بسامد، انرژی فرمی گرافین و جنس زیرلایه در ناحیة 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 هندسة ساختار حساس می باشد. همچنین طول انتشار برای انرژی فرمی (9/0) 3/0 الکترون ولت در بازه ی 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.

با استفاده از روش ذره در سلول رفتار پلاسمای غبارآلود در شرایط پلاسمای همجوشی دیواره های توکامک و تأثیر 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. تأثیر 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 لزوماً به معنای افزایش بار الکتریکی ذرات غبار و یا کاهش زمان رسیدن به حالت اشباع نیست. یافتن حد این میدان که مطمئناً به خصوصیات فیزیکی پلاسما بستگی دارد می تواند در برخی از مسائل مثلاً 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 تأثیر آن بر کل پلاسما تمرکز دارد مورداستفاده قرار گیرد.

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.

در این مقاله، یک حلقه ی کوانتومی را در نظر گرفته و سپس ترازهای انرژی آن تحت تأثیر 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.

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 عموماً 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 (β 0) 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<β 0) را نشان می دهد. نتایج این مطالعه ممکن است برای طراحی و ساخت نانو مواد با خواص الکتریکی قابل تنظیم، مورد استفاده قرار گیرد.

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 کمّی 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 ی ترتیب اتمهای آن ناورداست و تغییرات ظریف ساختاری، از جمله تغییر زاویة 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.

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 ی صفحات و محورها محاسبه شده است. همچنین وابستگی طیف تابش کانالی به زاویه ی فرودی الکترون های نسبیتی با صفحات و محورهای بلور، بررسی شده است. با برخورد تابش کانالی با هدف غیربلورین تنگستنی، بر اثر پدیده ی 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.

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.

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.

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.

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 واگراییهای 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.