نانو مقیاس
سال:1396 | دوره:4 | شماره:4 |تعداد مقالات:10

در این پژوهش ساختار الکترونی و خواص اپتیکی نظیر تابع دی الکتریک و ثابت های اپتیکی نانولوله های بورون نیترید و کربنی (5،0)، (3،3) و (4،2) که همگی دارای قطر کوچک حدود 4Å می باشند، به کمک نظریه تابعی چگالی و با استفاده از اصول اولیه مطالعه شده است. ساختار نواری محاسبه شده این نانولوله ها نشان می دهد که نانولوله های کربنی با قطر کوچک، بسته به کایرالیتی نانولوله می توانند دارای خاصیت فلزی یا نیمرسانایی باشند در حالیکه نانولوله های بورون نیترید مستقل از کایرالیتی، نیمرسانا با گاف بالا می باشند. علاوه براین نتایج حاصل از محاسبات اپتیکی بیانگر این مطلب است که بر خلاف نانولوله های بورون نیترید، طیف جذب نانولوله های کربنی با قطر کوچک قویا به کایرالیتی نانولوله بستگی دارد. نتایج حاصل از این پژوهش در توافق خوبی با داده های نظری و تجربی گزارش شده است.

در این پژوهش نانوکامپوزیت فریت کلسیم-پلی ونیل الکل و کادمیم-پلی ونیل الکل با استفاده از روش عملیات گرمایی سنتز شدند و خواص فیزیکی آنها باهم مقایسه شدند. مشخصات ساختاری نمونه ها توسط پراش پرتو ایکسXRD  تعیین گردید که نتایج، حضور فازهای بلوری را در تمام نانو کامپوزیتها تایید نمودند. با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) اندازه نانوکامپوزیت های فریت کلسیم و کادمیم به ترتیب 19 الی 118 و 47 الی 138 نانومتر بدست آمد. طیف سنج مادون قرمز (FT-IR) وجود گروه عاملی فلز- اکسید را در هر دو ماده تایید کرد. خواص مغناطیسی نانوکامپوزیت مانند مغناطش اشباع (Ms) و وادارندگی مغناطیسی (Hc) توسط دستگاه مغناطیس سنج نمونه ارتعاشیVSM در دمای اتاق بررسی شد که این بررسی نشان داد، نانوکامپوزیت کادمیم و نانوکامپوزیت کلسیم، هردو رفتار فرومغناطیس داشتند. برای نانوکامپوزیت کلسیم هنگامی که دمای کلسینه به 923 درجه کلوین افزایش یافت یک گذار فاز از ساختار مکعبی به اورتورومبیک رخ داد. اثر دما بر روی گاف انرژی توسط طیف سنجی مرئی-فرابنفش uv-vis مورد مطالعه قرار گرفت که مشخص شد با افزایش دمای کلسینه ،گاف انرژی در هر دو نانوکامپوزیت کاهش می یابد.

در این کار تحقیقاتی نانو ذرات قلع به همراه گرافیت به روش اسپری پیرولیز، برای اولین بار در دنیا بر روی شیشه به منظور ساخت حسگر رطوبت، سنتز شد. برای ساخت این حسگرها از محلول کلرید قلع و گرافیت پخش شده در اتانول بعنوان محلول اولیه پیرولیز استفاده و بر روی شیشه های حرارت دیده در دماهای300، 400 و 450 درجه سانتیگراد با استفاده از تکنیک اسپری پیرولیز پوشش داده شد. از یک اهمتر دیجیتال برای اندازه گیری تغییرات مقاومت دوسر حسگر در درجه رطوبت های نسبی مختلف و از محلول نمک های اشباع برای ساخت فضای فوقانی با درجه رطوبت استاندارد استفاده شد. با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوب الکترونی روبشی سطح سنسور مورد بررسی قرار گرفت. حساسیت سنسور در دماهای پیرولیز مختلف مطالعه شده و با هم مقایسه شد. اثر ضخامت بر روی حساسیت سنسور و زمان پاسخ بهینه سازی شد. بررسیها نشان داد سنسور ساخته شده دارای چرخه برگشت پذیری مناسب با طول عمر عملکردی بالا در دمای محیط و حساسیت عالی برای رطوبت می باشد. همچنین این سنسور با مکانیسم عملکرد متفاوت نسبت به رطوبت در مقایسه با سایر گازها بصورت گزینشی عمل می کند.

در این مقاله لایه های نازک In2O3 ،SnO2 و 90%In2O3+10%SnO2 (ITO) با استفاده از روش تبخیر حرارتی روی زیر لایه های شیشه انباشت شدند. ضخامت و آهنگ انباشت برای همه نمونه ها به ترتیب 220nm و 0.1nm/s انتخاب شد. خواص اپتیکی لایه ها در دمای بازپخت ℃300 مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه همه نمونه های بازپخت شده عبور بالایی در طیف نور مرئی از خود نشان دادند. بیش ترین عبور 91 را لایه بازپختی SnO2 نشان داد. ضرایب شکست نمونه های مختلف در طول موج 550 نانومتر در محدوده 1.88 تا 1.92 به دست آمد. هم چنین با افزودن ناخالصی SnO2 به In2O3 خواص فیزیکی این لایه ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف پراش ایکس نشان می دهد لایه های In2O3 و ITO دارای ساختار بس بلورین بوده و در ساختار مکعبی متبلور می شوند. در نهایت به منظور مقایسه حساسیت لایه های SnO2،In2O3 و ITO نسبت به آشکارسازی بخار اتانول، به عنوان یکی از کاربرد مواد نیم رسانای شفاف پرداخته شده است. نتایج حساسیت بالای SnO2 در مقایسه با In2O3 و ITO را برای آشکارسازی بخار اتانول نشان می دهد.

در این تحقیق تاثیر بکارگیری نانوکره ها و نانومیله های Cu2O بر روی پوشش Cu2O که به ترتیب به روش ترسیب الکتروشیمیایی و اکسیداسیون حرارتی فراهم شده است، بررسی شده است. سطح لایه Cu2O با بکارگیری نانوساختارهای این اکسید اصلاح شده است، نانومیلههای اکسید مس با استفاده از روش اکسیداسیون آندی در محیط قلیایی از سطح فلز مس صیقل یافته، ساخته میشوند. این ساختارهای با طول متوسط 150 نانومتر، برای دستیابی به فاز خالص Cu2O در فرآیند حرارت دهی در دمای 700oC در محیط آرگون قرار میگیرند. ساختار ناهمگون توده ای دوم از لایه نشانی چرخشی نانوکره های تجاری شده به ابعاد 350 نانومتر بر روی لایه توده ای Cu2O به روش ترسیب الکتروشیمیایی، فراهم شد. منحنی چگالی جریان-ولتاژ در آنالیز فتوالکتروشیمیایی، از هر دو ساختار ناهمگون بر پایه ی نانومیله ها و نانوکره ها در حالت بهینه خود به ترتیب بهبود جریان فتوالکتروشیمیایی در حدود %76 و %28 نسبت به ساختار فقط تودهای نشان میدهد. آنالیز اسپکتروسکوپ آمپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان میدهد که مقاومت ساختارهای ناهمگون کاهش می یابد و سطح موثر آنها افزایش می یابد.

سلول های خورشیدی حساس شده به نقاط کوانتومی سولفید نقره و سولفیدنقره-سولفید روی با موفقیت با روشی جدید و با لود مستقیم نقاط کوانتومی پس از سنتز آنها ساخته شده اند. نقاط کوانتومی سولفید نقره و هسته-پوسته سولفید نقره-سولفید روی سنتز شده با تکنیک های مختلف مانند پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری و طیف سنجی UV-Vis و طیف سنجی نورتابی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادکه اندازه نقاط کوانتومی در حدود 4 نانومتر میباشد که پس از رشد پوسته سولفید روی نیز کمی کاهش اندازه در هسته ها مشاهده میشود. سلول های خورشیدی ساخته شده با پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شدند و نتایج نشان داد که غوطه وری الکترود فوتوآند اکسید تیتانیوم متخلخل در محلول نقاط کوانتومی پراکنده شده در آب باعث جذب موثر این نقاط به درون لایه متخلخل میشود. اندازه گیری های مشخصه های فوتوولتاییکی نشان داد که نقاط کوانتومی با پوسته سولفید روی بمراتب عملکرد بهتری را نسبت به مورد بدون پوسته برای سلول های خورشیدی رقم میزنند بطوری که باعث افزایش بازده تا ده برابر میشوند.

در این پژوهش با استفاده از روش تابع گرین غیر تعادلی، در مدل بستگی قوی، قطبش اسپینی جریان خروجی در نانو حلقه-ی کوانتومی شش گوشی فسفرین متصل شده به دو رابط خطی نیمه بینهایت ایده آل، به صورت عددی موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهند که با کنترل شار عبوری از مرکز حلقه و هم چنین کنترل میدان الکتریکی اعمال شده به کل ساختار توسط ولتاژ گیت می توان جریان خروجی با قطبش اسپینی دلخواه داشت و از سیستم به عنوان یک فیلتر اسپینی برای الکترون های ورودی غیر قطبیده و همچنین به عنوان یک وارونگر اسپینی برای الکترون های ورودی قطبیده، بهره جست. علاوه بر این، عبور کل الکترون ها از سیستم نیز به منظور افزایش بهره وری دستگاه، موردبررسی قرارگرفته است. قطبش اسپینی و عبور کل بالای 90، گزارش شده است که کاربردهای فراوان در اسپینترونیک، حافظه های اسپینی و کامپیوترهای کوانتومی دارد.

در این تحقیق، نانوالیاف پیزوالکتریک PVDF/ZnO با مورفولوژی یکنواخت و فاقد هر گونه دانه به روش الکتروریسی با موفقیت تهیه شد. بر اساس تصاویر SEM، میانگین قطر نانوالیافZnO /PVDF حاوی 2 وزنی نانوذره 87 نانومتر است. نتایج آزمون FTIR نشان داد که الکتروریسی به تنهایی قادر است با سازوکار اعمال میدان الکتریکی بزرگ به محلول پلیمری و کشش شدید فواره، فاز بلورین و قطبی b را در نانوالیاف خالص PVDF القا کند. همچنین با افزایش ترکیب درصد نانوذرات ZnO بر شدت فاز قطبی b بیفزاید. در ادامه، نانوالیاف تولیدی در نقش حسگر پیزوالکتریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رابطه ای مستقیم بین ولتاژ الکتریکی تولیدی نانوالیاف PVDF/ZnO و کسر فاز β ساختار بلورین PVDFوجود دارد و حسگر پیزوالکتریک PVDF حاوی 2 وزنی ZnO با بیشترین میزان کسر فاز b، بیشترین میزان ولتاژ خروجی (1 میلی ولت) را به دست می دهد.

در این تحقیق، به روشی ایمن و بسیار آسان، نانومیله های روی اکسید (ZnO) بصورت کاملا منظم و عمود بر روی زیرلایه شیشه رشد داده شدند. ابتدا به روش سل ژل یک لایه نازک دانه ای روی سطح شیشه ایجاد گردید. این دانه ها با قطر متوسط حدود (100±5nm) هسته های رشد را برای نانومیله ها ایجاد کردند و باعث گردید نانومیله ها در فشار اتاق و دمای پایین 70ºC به روش هیدروترمال و بدون استفاده از اتوکلاو رشد کنند. تاثیر بازی بودن محلول فرآیند هیدروترمال بر میزان و نحوه رشد نانومیله ها ،از طریق تغییر غلظت NaOH بصورت کاملا مدون بررسی گردیده و مکانیزم رشد نانومیله ها پیشنهاد گردید. نتایج آنالیزها نشان داد که در غلظت های پایین NaOH (کمتر از 0.05M) نانومیله ها رشد چندانی نداشته اند. از طرف دیگر در غلظت بالای NaOH (بیشتر از 0.12M) نه تنها نانومیله ها رشد نکرده اند، بلکه لایه نازک دانه ای نیز خورده شده اند. در غلظت بهینه ی NaOH یعنی 0.10M، نانومیله ها کاملا عمود بر زیرلایه و با آرایشی منظم و یکنواخت رشد کرده اند. بر اساس تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، SEM، قطر متوسط نانومیله ها در نمونه ی بهینه 70±5 nmو طول متوسط آنها تقریبا 360±10nm تعیین گردید. همچنین این نمونه بالاترین زبری سطح (23.1nm) را دارد. خاصیت فتوکاتالیستی نانولوله های سنتز شده از طریق تجزیه محلول متیلن آبی تحت تابش نور فرابنفش UV مورد بررسی قرار گرفت. نمونه ای که با غلظت بهینه NaOH تهیه شده بود، بالاترین نرخ واکنش فتوکاتالیستی (0.0055min-1) را از خود نشان داد. آرایش منظم و عمودی نانومیله ها در نمونه بهینه، که مسیر معینی را برای حرکت حامل های بار ایجاد کرده و ترابرد الکترون ها را افزایش می دهد، به همراه سطح موثر بالا، که باعث افزایش مکانهای فعال واکنش های فتوکاتالیستی و همچنین افزایش جذب نور می شود، سبب شده است که این نمونه بالاترین خاصیت فتوکاتالیستی یک مرتبه بزرگی بیشتر از نمونه های دیگر را داشته باشد. مکانیزم و مطالب ارائه شده در این مقاله اطلاعات بسیار مفیدی را برای رشد عمودی و منظم نانوساختارهای یک بعدی ZnO به روشی کاملا آسان، ایمن و اقتصادی فراهم آورده است که برای کاربردهایی نظیر سلول های خورشیدی و وسایل اپتوالکترونیکی بسیار سودمند خواهد بود.

نانوکامپوزیت اکسید گرافن آلاییده با نیتروژن به روش هیدروترمال ساخته شد که در آن از اوره به عنوان عامل کاهنده استفاده شد. کاهش اکسید گرافن توسط نیتروژن با استفاده از آنالیزهای پراش اشعه X، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی مرئی- فرابنفش، و طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز تایید شد. فاصله بین صفحات گرافن و گاف انرژی به ترتیب با استفاده از آنالیزهای پراش اشعه X و طیف سنجی مرئی- فرابنفش اندازه گیری شد وافزایش فاصله بین صفحات و نیز پهن شدگی جزئی گاف انرژی در نتیجه افزایش نیتروژن را نشان داد. برای اولین بار پذیرفتاری اپتیک غیرخطی نانوکامپوزیت اکسید گرافن- نیتروژن توسط چیدمان روبش-zمحاسبه شد و غیرخطیت (Nonlinearity) اپتیکی مرتبه سوم را تایید کرد. پذیرفتاری اپتیک غیرخطی از مرتبه 9-10esuمحاسبه شد که نشان دهنده قابلیت بالای این نمونه برای کاربرد در وسایل اپتوالکترونیک است.