عدسی های الکتروستاتیک از عناصر اصلی سیستم های ذرات باردار از قبیل تفنگ های الکترونی و یونی، اسپکترومترهای جرمی، tem، sem و غیره به شمار می روند. از طرفی دیگر ابیراهی های کروی و کروماتیک از مهم ترین مشخصات قابل مطالعه ی این عدسی ها می باشند. این ابیراهی ها سبب تاری تصویر، واگرایی پرتو و کاهش قدرت تفکیک می گردند. همچنین این ابیراهی ها عملکرد سیستم های اپتیک یونی را محدود می سازند. در این تحقیق، با استفاده از نرم افزار simion نسخه ی 7.0، اثرات ابیراهی های کروی و کروماتیک بر روی پرتوهای یونی در عبور از عدسی های الکتروستاتیک استوانه ای متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. یک توزیع از ذرات به عنوان مشخصات اولیه ی پرتو انتخاب شده و اثرات ابیراهی های کروی و کروماتیک بر روی این پرتو محاسبه شده است. اثرات نسبت ولتاژهای اعمالی بر روی الکترودهای عدسی، فواصل شیء و تصویر و اندازه ی عدسی بر روی ابیراهی های محاسبه شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین از پارامترهای محاسبه شده ، توزیع پرتو در محل یک آشکارساز مجازی و توزیع شدت پرتو در آشکارساز شبیه سازی شده است. نتایج این شبیه سازی ها و اثر ابیراهی ها مورد بحث قرار گرفته است.

در این پایان نامه خواص ساختاری، ساختار الکترونی و خواص اپتیکی ترکیب مونوفریب استرانسیوم مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت تقویت شده ی خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی و تقریب هایgga ، lsda، gga+u، pbe0و mbj با استفاده از کد محاسباتی wien2k انجام گرفته است. ثابت های شبکه ی مورد استفاده در این محاسبات برابر با a=15.66(bohr) , b=17.61(bohr), c=20.95(bohr) هستند. در این تحقیق خواص ساختاری ترکیب srfe2o4 نظیر ثابت شبکه، مدول حجمی، مشتق مدول حجمی، تراکم پذیری و خواص اپتیکی محاسبه شده است. علاوه بر این خواص الکترونی ترکیب نظیر ساختار نواری، جرم موثر، چگالی حالت ها و چگالی بار الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از محاسبات تراکم پذیری، حاکی از سختی زیاد و تراکم پذیری کم ترکیب است. نتایج حاصل از ساختار نواری، حضور یک گاف مستقیم در راستای ? برای حالت اسپین بالا و گاف غیر مستقیم در راستای r به m برای حالت اسپین پایین را برای ترکیب پیش بینی می کند. در نتیجه ترکیب srfe2o4یک نیم رسانا است. نتایج حاصل از بررسی جرم موثر و سرعت الکترون ها در نزدیکی بالاترین نقطه ی نوار ظرفیت، بیان گر سرعتی نزدیک به صفر و جرم موثر منفی برای الکترون هاست. نتیجه حاصل از چگالی حالت ها نشان می دهد که یک هیبرید شدگی قوی میان اربیتال 2p اتم اکسیژن و اربیتال 3d اتم آهن وجود دارد که این امر تاًییدی بر وجود پیوند کووالانسی میان این دو است. نتایج به دست آمده از خواص اپتیکی بیان گر انطباق ساختار نواری با سهم موهومی تابع دی الکتریک و برابری تقریبی گاف نواری با گاف اپتیکی در همه ی تقریب هاست.

در دهه های گذشته، نانوفنآوری پیشرفت های قابل توجهی داشته است و تأثیرات آن در همه ی زمینه ها مشهود است. نانومواد نیم رسانای تک بعدی مانند نانوسیم ها و نانولوله ها، به علت کاربرد در ابزارهایی که برای اندازه گیری در ابعاد نانو مورد استفاده قرار می گیرند، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این نانوساختارها در ساخت دیودهای نوری، حسگرهای بیوشیمیایی و ترانزیستورهای اثر میدان کاربرد دارند. ایندیوم آرسناید، یکی از ترکیبات نیم رسانای گروه iii-v، به دلیل خواص ممتازی هم چون گاف نواری باریک، جرم موثر الکترونی کوچک و تحرک الکترونی بالا، توجه بسیاری را به خود معطوف کرده است. در این پژوهش، تفاوت ویژگی های ساختاری و الکترونی inas در حالت توده و نانومتری بررسی شده است.inas در حالت توده در ساختارهای بلندروی و ورتسایت شکل می گیرد. با محاسبه ی انرژی همدوسی حالت توده، پایداری دو فاز بررسی شد. نتیجه ی به دست آمده نشان داد که فاز بلندروی پایدارتر است. نانوسیم ها به روش بالا به پایین و با برش حالت توده ی بلندروی در راستای و ورتسایت در راستای شبیه سازی شدند. با محاسبه ی انرژی همدوسی و انرژی تشکیل، پایداری نانوسیم های هر دو فاز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوسیم های هر فاز از حالت توده ی خود ناپایدارترند. علت این امر وجود پیوندهای آویزان در سطح نانوسیم ها است. هم چنین مشخص شد که در قطرهای کوچک تر از 60 آنگستروم، نانوسیم های فاز ورتسایت نسبت به فاز بلندروی پایدارترند. با رسم منحنی چگالی حالت ها، خواص الکترونی مانند گاف نواری را محاسبه و با مقادیر حالت توده مقایسه شد. مقدار گاف نواری محاسبه شده برای نانوسیم های هر دو فاز، نسبت به حالت توده بزرگ تر است و با افزایش قطر، کاهش می یابد. کلیه ی محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی با کد pwscfانجام شد. نتایج به دست آمده با دیگر داده های موجود سازگاری خوبی دارد.

لیزرهای نور سبز کاربردهای زیادی در پردازش مواد، زیست-پزشکی، چشم پزشکی، طیف سنجی ، ارتباطات زیردریایی، تکنولوژی صفحات نمایش و منابع دمش لیزرهای حالت جامد دارند. یکی از ساده ترین راه های تولید نور سبز، تبدیل فرکانس بالاسوی از طریق تولید هماهنگ دوم از امواج اصلی است. در این مورد بازده و کیفیت بالای نور خروجی از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از معروف ترین و کارآمدترین بلورها برای تبدیل طول موج 1064 نانومتر به 532 نانومتر، بلور است. یکی از عوامل اصلی محدودکننده، برای رسیدن به بازده و توان بالا، اثرات گرمایی منتج از تولید گرما در بلورهای غیرخطی است. در این پایان نامه، مدلی برای نشان دادن این که چگونه فرآیند تولید هماهنگ دوم در یک سیستم موج پیوسته ی دوعبوری از گرما متأثر می شود ارایه می گردد. این مدل بر پایه ی هشت معادله ی جفت شده بنا شده که به منظور بررسی اثرات گرما بر تولید هماهنگ دوم در یک سیستم دوعبوری نوع دوم، لازم است به طور هم زمان حل شوند. این معادلات جفت شده به صورت زیر هستند: معادلات مربوط به امواج رفت و برگشت اصلی با قطبش عادی، معادلات مربوط به امواج رفت و برگشت اصلی با قطبش غیرعادی، معادلات مربوط به امواج هماهنگ دوم رفت و برگشت با قطبش غیرعادی، معادله ی گرما، و معادله ی عدم تطبیق فاز القا شده توسط گرما. لنزشدگی گرمایی نیز از طریق وابستگی ضریب شکست به دما در معادلات موج لحاظ می شود. با توجه به این که حل همزمان معادله ی موج و گرما در سه بعدی، که ذاتاً متفاوت هستند، یک فرآیند زمان بَر است و به حافظه ی موقت بالایی احتیاج دارد، یک رویه ی محاسباتی، برای کاهش زمان محاسبات و حافظه ی مورد نیاز ارایه شده است که حل این معادلات را با استفاده از رایانه های شخصی امکان پذیر می کند. برای پهنای لکه ی 50 میکرومتر، مطابق با آزمایش "بای" و همکارانش [j. bai,g. chen, optics & laser technology 34 (4), (2002) 333-336.]]، بازده 29 درصد پیش بینی شد که با مقدار به دست آمده از آزمایش، که 25 درصد است، در تطابق بسیار خوبی است. همچنین، تحول زمانی بازده تولید هماهنگ دوم با گرم شدن تدریجی بلور بررسی شد. به علاوه ما امکان بازده 40 درصد، برای تولید هماهنگ دوم از منبع اصلی با 53 وات را پیش بینی کردیم.

تا سال 1931 که امواج رادیویی فضا کشف شد، بیشتر اطلاعات بشر در مورد اجرام سماوی و کهکشان ها، به صورت اپتیکی و محدود به فواصل نزدیک بود. اما با کشف نجوم رادیویی تحولی شگرف در نجوم به وجود آمد ودسترسی به اجرام دوری چون کهکشان ها و کهکشان های با هسته ی فعال(agnها) امکان پذیر شد. agnها منابع قوی رادیویی با شار بالاتر از 1038 وات هستند که امکان الگوگیری بشراز آن ها به عنوان منابع پرانرژی در آینده ی نزدیک مورد انتظار است(توان خورشید 1026 وات می باشد). علاوه برمعرفی منبع قوی رادیویی فراکهکشانی cygnus a که در فاصله ی 231 مگا پارسک قرار دارد، برخی از پارامترهای مهم آن از جمله سرعت حرکت ابرتابندگی، قطبیدگی و تغییر پذیری آن مورد بررسی قرارگرفته است، که در این بررسی سرعت حرکت ابرتابندگی آن بین 1 تا 5 برابر سرعت نور، به دست آمد. نتایج نشان داده است که cygnus a،منبعی با قطبیدگی بالا و تغییرپذیری بلندمدت است که در این مورد نتایج حاصل با کار دیگران مقایسه شده است.

در این تحقیق ویژگی های ساختاری، الکترونی، اپتیکی، فونونی و ترمودینامیکی ترکیب gap در فازهای مختلف بررسی شده است. محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسباتی pwscf انجام شده است. شبه پتانسیل های مورد استفاده با شرایط بار پایسته ساخته شده اند و تابعی تبادلی- همبستگی آن ها از نوع lda و gga می-باشد. نتایج حاصل از تراکم پذیری نشان می دهد که با افزایش فشار از فاز بلندروی به cmcm مدول حجمی افزایش یافته در نتیجه ماده سخت تر می شود. بررسی منحنی های – انرژی حجم نشان دهنده ی شبه پایدار بودن فاز سینابار در ترکیب gap است. مطالعه ی ساختار نواری بیان گر این است که این ترکیب در فاز بلندروی و سینابار نیم رسانا و در فاز cmcm فلز است. نتایج به دست آمده از خواص اپتیکی دو فاز بلندروی و سینابار حاکی از انطباق ساختار نواری با سهم موهومی تابع دی الکتریک و همچنین برابری تقریبی گاف نواری با گاف اپتیکی است. ضرائب شکست به دست آمده از سهم حقیقی تابع دی الکتریک در فاز بلندروی 306/3 و در فاز سینابار به ترتیب در دو راستای xx و zz، 235/4 و 808/3 می باشند. از مطالعه ی خواص ترمودینامیکی دو فاز بلندروی و سینابار درمی یابیم که در هر دو فاز افت ظرفیت گرمایی در دماهای پایین، به صورت "t" ^"3" است. در دماهای بالا نیز ظرفیت گرمایی به "3n" "k" _"b" (قانون دولن –پتی) نزدیک می شود.

در این تحقیق، ویژگی های ساختاری و الکترونی، اپتیکی، فونونی و ترمودینامیکی ترکیب hgte در فازهای مختلف بررسی شده است. محاسبات با استفاده از روش شبه¬پتانسیل، در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی و با کد محاسباتی pwscf انجام شده است. شبه پتانسیل های مورد استفاده با شرایط بار ¬پایسته ساخته شده اند و تابعی تبادلی- همبستگی آن ها از نوع lda و gga می¬باشد. نتایج حاصل از تراکم پذیری نشان می دهند که با افزایش فشار از فاز بلندروی به کلریدسزیم سختی ترکیب افزایش می¬یابد. محاسبات ساختار نواری نشان می¬دهد که این ترکیب در فاز پایدار بلندروی نیم¬رسانایی با گاف نواری صفر و در فاز هگزاگونال، نیم¬رسانایی با گاف کوچک و غیر مستقیم می¬باشد. همچنین این محاسبات برای سه فاز فشار بالای نمک سنگی، ارتورومبیک و کلریدسزیم خواص فلزی را پیش بینی می¬کند. نتایج به دست آمده از خواص اپتیکی در دو فاز بلندروی و هگزاگونال بیان‏گر مطابقت سهم موهومی تابع دی¬الکتریک با ساختار نواری و برابری تقریبی گاف نواری با گاف اپتیکی است. ضرایب شکست به دست آمده از سهم حقیقی تابع دی¬الکتریک، در فاز بلندروی 3/413 و در فاز هگزاگونال برای راستاهای x و zبه ترتیب 3/192 و 3/339 می¬باشند. از مطالعه¬ی خواص ترمودینامیکی دو فاز بلندروی و نمک سنگی در می¬یابیم که در هر دو فاز افت ظرفیت گرمایی در دماهای پایین، به صورت توان اول دما است. در دماهای بالا نیز ظرفیت گرمایی به "3nk _"b" (قانون دولن – پتی) نزدیک می-شود.

بلورهای فونونی ساختارهای ترکیبی هستند که مواد تشکیل¬دهنده¬ی آن¬ها به¬گونه¬ای مرتب شده است که ویژگی¬های کشسانی آن¬ها به¬طور متناوب تکرار می¬شود. رفتار فونون در چنین ساختارهایی مانند رفتار الکترون در پتانسیل تناوبی بلور و همچنین مانند رفتار فوتون¬ها در محیط¬های دی¬الکتریک تناوبی است. بنابراین، انتشار آن¬ها را می¬توان با ساختار نواری فونونی توصیف کرد، علاوه ¬بر این، در این ساختارها گاف نواری برای بعضی از محدوده¬های فرکانسی وجود دارد. همچنین یکی از جذاب¬ترین موضوعات مورد مطالعه در زمینه¬ی بلورهای فونونی، ابرلنزهایی برای امواج آکوستیکی می¬باشد، که به¬علت ظاهر شدن ضریب شکست موثر منفی در این بلورها است. در لنزهای معمولی نور، به¬علت محدودیت ناشی از پراش، تصویری ایجاد می¬کند که جزئیات آن نمی¬تواند دقیق¬تر از اندازه¬ی طول موج نور به¬کار رفته باشد، اما ابرلنزهایی که از ساختارهایی با ضریب شکست منفی تشکیل شده¬اند، قادر هستند بر این محدودیت فایق آیند. از آن¬جا که این اثر در بلورهای فوتونی دارای پیشرفت¬هایی بوده است و بلورهای فونونی به¬دنبال بلورهای فوتونی مطرح شده¬اند، برای این بلورها نیز، چنین است. شکست منفی به¬علت آینه¬ای عمل کردن بلور فونونی در مقابل موج برخوردی اتفاق می¬افتد. ترتیب مطالب در این پایان¬نامه به¬شرح زیر است: در فصل اول، تعریف بلورهای فونونی، کاربرد¬های آن و پدیده¬¬ی شکست منفی در این بلورها را مطالعه می¬کنیم. در فصل دوم، ریاضیات انتشار موج در محیط همگن و غیرهمگن (متناوب)، ریاضیات دو نوع سازوکار حاکم بر شکست منفی و ریاضیات حاکم بر شبیه¬سازی پدیده¬ی شکست منفی را بیان می¬کنیم. در پایان فصل، توضیح مختصری از روش عددی و نرم¬افزار به¬کار رفته در این پایان¬نامه ارائه می¬دهیم. در فصل سوم، با به¬دست آوردن ساختار نواری فرکانس توسط روش المان محدود، و همچنین با به¬نمایش در آوردن آن در فضای سه¬بعدی، ساختار سطوح هم¬فرکانس نوار اول را برای هر سه ساختار، به¬دست می¬آوریم. در نهایت از طریق توصیف این ساختارها، فرکانس مناسب برای داشتن شکست منفی در هر ساختار را تعیین می¬کنیم، و با شبیه¬سازی ابرلنز صوتی، شکست منفی موج صوتی را شبیه¬سازی می¬کنیم، و از این طریق انواع ویژگی¬های آن را نیز مورد بررسی قرار می¬دهیم. همچنین، نتیجه-گیری، پیشنهادات و مراجع نیز در پایان آورده شده است.

کلید واژه ها : درهم¬تنیدگی کوآنتومی ، نظریه¬ی تابعی چگالی، آنتروپی خطی، چگالی بار الکتریکی درهم¬تنیدگی، یکی از ویژگی¬های اصلی مکانیک کوآنتومی است که می¬تواند برای انتقال حالات کوآنتومی مورد استفاده قرار گیرد. در این رابطه بسیاری از سیستم¬های حالت جامد(به¬عنوان مثال نقاط کوآنتومی ) می¬توانند به¬عنوان پردازنده¬های اطلاعات کوآنتومی مورد استفاده قرار گیرند. با این حال، مدل¬سازی حالت جامد از سیستم¬های بس¬ذره¬ای دقیق اغلب محاسباتی سخت دارد، از این رو از تقریب استفاده می¬شود. در این پروژه روش محاسبه¬ی درهم¬تنیدگی حالت پایه¬ی سیستم¬های بس-ذره¬ای را با استفاده از نظریه¬ی تابعی چگالی مطرح می¬کنیم، به¬همین منظور ابتدا چگالی بار الکتریکی را محاسبه، سپس درهم¬تنیدگی¬های مورد نظر را با محاسبه¬ی آنتروپی خطی بررسی می¬کنیم. سیستم مورد بررسی اتم هوک می¬باشد که پس از محاسبه¬ی چگالی بار الکتریکی این سیستم به ازای فرکانس¬های مختلف، تغییرات درهم¬تنیدگی این سیستم را با فرکانس به¬دست آوردیم. نتایج نشان-دهنده¬ی آن است که با کاهش فرکانس در مدل اتم هوک با توجه به کاهش پتانسیل، درهم¬تنیدگی نیز کاهش می¬یابد.

در این پایان نامه، خصوصیات ساختاری و الکترونی gase در دو فاز و b با ساختار هگزاگونال مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته است. محاسبه با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه تابعی چگال با کد pwscf در بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو انجام گرفته است. ثابت های شبکه در این محاسبات برای فاز برابر a=3/755a و c=15/94a و برای فاز b برابر a=3/743a و c=15/919a می باشند. در این تحقیق خصوصیات ساختاری ترکیب gase از جمله ثابت های شبکه. مدول حجمی، تراکم پذیری، خواص اپتیکی و مدهای فونونی محاسبه شده است. نتایج به دست آمده از محاسبات مدول حجمی و تراکم پذیری و همچنین ساختار چگالی ابرالکترونی و ساختار نوار انرژی دو فاز و b حاکی از آن است که ترکیب gase در دو فاز مورد نظر یک ترکیب نیم رسانای کاملا لایه ای و فوق نرم است و در فاز b بر ساختار لایه ای گرافیت منطبق است. علاوه بر این محاسبات چگالی حالت های جزئی نشان دهنده ی هیبریداسیون قوی بین اربیتال 4p اتم گالیم و 4p اتم سلنیم می باشد. که تاییدی بر خاصیت کووالانسی این ترکیب است. همچنین بررسی ویژگی های فونونی نشان می د هد که در این ترکیب هر دو فاز و b دارای مدهای فعالدر محدوده ی ir و رامان است. موهای فونونی در محدوده ی مادون قرمز نشان از آن دارد که این ترکیب توانایی تبدیل هارمونیک دوم (shg) در فرآیندهای نوری غیر خطی را دارد.

مهم ترین و پرکاربردترین نانو لوله های کربنی، نانولوله های کربنی تک جداره می باشند. که نسبت طول به قطراین نانو لوله ها در حدود 1000 است. بنابر این می توان آن ها را به صورت ساختارهای تک بعدی در نظر گرفت. این مواد دارای خواص منحصر به فردی بوده و بدین جهت کاربرد گسترده ای در تمامی ابعاد زندگی بشری پیدا کرده اند. در این پروژه سعی داریم هامیلتونی کل سیستم اکسایتون-فوتون کوپل شده اکسایتون-فوتون روی سطح نانو برجسب تانسورگرین، میدان و رسانندگی محوری سطح می باشد. با توجه به اینکه پلاسمون صوتی، برانگیخته ی تشدیدی بین دو نوع حامل بار مختلف است، کوچک بودن شعاع نانو لوله های تک دیواره موجب می شود تا فاصله ی ترازهای انرژی عرضی تک ذره بیشتر شود. هر چه فاصله ی ترازهای انرژی عرضی تک بعدی که در بر انگیختگی های تشدیدی شرکت می کنند کمتر باشد، بسامد پلاسمون صوتی بیشتر خواهد شد. بنابر این نانولوله های کربنی تک جداره به عنوان یک دستگاه تک بعدی، نماینده ی خوبی برای مشاهده ی پلاسمون های صوتی نامیرا می باشند. در این پروژه به دنبال راه حلی در زمینه ی برقرار سازی ارتباط بین پلاسمون صوتی و ابررسانای مر باشیم. بنابر این بعد از پیش بینی پلاسمون سطحی در چند نمونه از نانولوله های کربنی، با استفاده از رابطه ی مک میلان می توان دمای گذرا را برای آن نانو لوله ها به دست آورد.

یک ابرنواختر مرحله ی پایانی عمر یک ستاره است، زمانی که تمام سوخت درونِِ هسته ی آن به پایان می رسد و ستاره در آستانه ی فروپاشی قرار می گیرد. ابرنواخترها در زمان انفجار، درخشندگیِ بیشینه ای از خود نشان می دهند، درخشندگی که گاه با روشنایی کل یک کهکشان برابری می کند. این ویژگی منحصربه فرد، آن ها را تبدیل به شمع های استانداردی برای فاصله یابی و تعیین پارامترهای کیهان شناسی می کند. با استفاده از این ویژگی، در این پژوهش موارد زیر انجام شده است: 1- با استفاده از ابرنواخترهای نوع ، که ستارگان انفجاری در یک سیستم دوتایی می باشند، فاصله یابی صورت گرفته و پارامتر هابل با استفاده از این مقادیر تعیین می گردد. 2- با استفاده از دو روش شمع استاندارد و روش جو انبساطی برای ابرنواخترهای نوع که ستارگان انفجاری با جرم بیش از 8 برابر جرم خورشید می باشند، نیز فاصله یابی و تعیین پارامتر هابل صورت گرفته است. 3- مقدار میانگین ثابت هابل در این پژوهش برابر h0=66kms-1mpc-1به دست آمد و این مقدار با مقادیر به دست آمده توسط دیگران مورد مقایسه قرار گرفت. در انتها نیز سن عالم با استفاده از این پارامتر در حدود 9/14 میلیارد سال تخمین زده شد.

در این پایان نامه خواص ساختاری، کشسانی، ترمودینامیکی، الکترونی و خواص اپتیکی در حالت انبوهه و همچنین خواص سطح در صفحه‏ی (110) نیم‏رساناهای گروه iii-v حاوی آنتیموان و آرسنیک مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت بهبودیافته ی خطی با پتانسیل کامل در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی و تقریب هایpbe-gga ، lda، wc، pbesol و mbj با استفاده از کد محاسباتی wien2k انجام شده است. در این تحقیق، خواص ساختاری ترکیب های بیان شده در حالت انبوهه نظیر ثابت شبکه، مدول انبوهه، مشتق آن و فشار گذار فاز محاسبه شده است. خواص کشسانی انبوهه ی این ترکیب ها نیز از قبیل ثابت های کشسان، مدول برشی، مدول یانگ، نسبت پواسون و خواص ترمودینامیکی از قبیل سرعت صوت، دمای دبای و پارامتر گرونایزون با تابعی های مختلف مورد مطالعه قرار گرفته‏اند. علاوه بر این خواص الکترونی انبوهه و سطح ترکیب ها نظیر ساختار نواری، چگالی حالت ها و چگالی ابر الکترونی مورد بررسی قرار گرفته‏اند. خواص سطح محاسبه شده‏ی ترکیب های xas و xsb (x=b, al, ga, in) در صفحه‏ی (110) شامل واهلش سطح، زاویه ی کجی، انرژی سطح و تابع کار می باشند. نتایج حاصل از ساختار نواری، گاف مستقیم در نقطه‏ی ? را برای ترکیب های gaas، inas، gasb و insb و گاف غیرمستقیم ( x-?) را برای ترکیب‏های bsb، alsb، bas و alas پیش بینی می کنند. گاف نواری محاسبه شده ی آن ها بین 21/0 تا 75/1 الکترون ولت به دست آمده و در نتیجه این ترکیب ها جملگی نیم رسانا هستند. نتیجه ی حاصل از چگالی ابر الکترونی و خواص کشسانی نشان می دهند که پیوند بین آنیون ها و کاتیون ها در این ترکیب ها مخلوطی از پیوند یونی و کووالانسی است. نتایج به دست آمده از خواص اپتیکی بیان گر انطباق ساختار نواری با سهم موهومی تابع دی الکتریک و برابری تقریبی گاف نواری با گاف اپتیکی است. نتایج حاصل از واهلش سطح (110) ترکیب های iii-v حاوی as و sb نشان می دهند که آنیون به‏سمت خارج و کاتیون به‏سمت داخل سطح واهلش می یابند. همچنین گاف های نواری سطح (110) این ترکیب ها به‏علت وجود حالت های سطح نسبت حالت انبوهه، کاهش می یابند. نتایج حاصل از محاسبات خواص فیزیکی انبوهه‏ و سطح این ترکیب ها با نتایج دیگران سازگاری خوبی دارند.

در این پایان نامه، نانوفیبرهای سرامیکی تیتانات باریم (bt) با استفاده از روش الکتروریسی سنتز شده است. همچنین تأثیر مهم ترین پارامترهای الکتروریسی بر ریخت شناسی نانوفیبرهای حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. این پارامترها شامل غلظت پلیمر pvp، نرخ تغذیه ی محلول، دمای تکلیس و ولتاژ اعمالی به سیستم می باشند. نتایج حاصل نشان داد که تغییرات قطر در اثر اعمال ولتاژ، روندی متفاوت نسبت به پارامترهای دیگر دارد. بنابراین برای یافتن ارتباط بین پارامترها، تأثیر هم زمان ولتاژ و دیگر پارامترها به صورت تجربی و آماری بررسی شد و با استفاده از یک معادله ی ریاضی توضیح داده شد. برای تولید نانوفیبرهای bt، نانوفیبرهای کامپوزیتی bt/pvp در دماهای متفاوت تکلیس یافتند و ساختار بلوری و ریخت شناسی آن ها با استفاده از دستگاه های آنالیز xrd و sem بررسی شد. نتایج نشان داد که دمای تکلیس oc 960 و زمان 20 ساعت، مناسبترین شرایط برای تولید نانوفیبرهای bt با ساختار بلوری پرووسکیت مکعبی است. نانوفیبرها پس از تکلیس در شرایط ذکر شده، پیوستگی اولیه ی خود را حفظ کرده و قطر میانگین آن ها به نصف مقدار اولیه کاهش یافت. مشخصه یابی اپتیکی نانوفیبرهای تولید شده، در نواحی مرئی- فرابنفش و مادون قرمز با استفاده از آنالیزهای دستگاهی uv-visible و ft-ir صورت گرفت. آنالیز ft-ir وجود تمامی گروه های عاملی موجود در نانوفیبرها را تأیید. همچنین نشان داد با کاهش قطر نانوفیبرهای کامپوزیتی bt/pvp و در نتیجه افزایش چگالی مت نانوفیبرها، جذب آن ها در ناحیه ی مادون قرمز افزایش می یابد.

امروزه اندرکنش یون ها با سطوح جامد در حوزه های مختلفی از جمله مطالعات میکروسکوپیک و طیف سنجی جهت آنالیز سطح کاربردهای وسیعی یافته است. در این پایان¬نامه پدیده¬¬هایی که از اندرکنش یون¬ها و الکترون¬ها با اتم¬های هدف رخ می¬دهد مطالعه شده و مورد مقایسه قرار گرفته است. با انتخاب 5000 یون گالیم، اندرکنش آن¬ها بر روی سطح کربن در مقیاس 110 نانومتر و بر روی سطح مس در مقیاس 80 نانومتر صورت گرفته است. همچنین برخورد تعداد 4000 یون هلیوم با سطح سیلیکون در مقیاس 900 نانومتر مطالعه شد. سطوح مذکور با توجه به سبک¬تر، هم وزن و سنگین¬تر بودنشان نسبت به یون¬های فرودی و تأثیر یون¬ها بر آن¬ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته¬اند. در ادامه با هدف مقایسه با برخوردهای یونی و کاربرد الکترون¬ها در میکروسکوپ¬های الکترونی، اندرکنش تعداد 10000 الکترون با سطوح کربن، مس و سیلیکون بررسی شد. اندرکنش یون و الکترون با سطح به صورت محاسباتی و به ترتیب با استفاده از نرم¬افزار srim-trim نسخه¬ی 2013 و نرم افزارcasino نسخه¬ی 48/2 انجام شده است. تأثیر انرژی و زاویه¬ی برخورد یون¬ها و الکترون¬ها به سطوح بر روی عمق نفوذ، محصولات حاصل از برخورد و آسیب ناشی از پرتوها بررسی و مقایسه شده¬اند. در پایان، محدوده¬ی انرژی مطلوب حاصل از شبیه¬سازی¬های انجام شده برای یون گالیم برابر 5/0 تا 30 کیلو الکترون¬ولت به منظور به کارگیری در آنالیز میکروسکوپی و طیف¬سنجی به¬دست آمد. محدوده¬ی زاویه¬ی مناسب برای یون گالیم با هدف دست¬یابی به آسیب کمتر 0 تا 30 درجه نسبت به خط عمود بر سطح به دست آمد. مقادیر مطلوب انرژی و زاویه جهت استفاده از یون هلیوم در میکروسکوپی به ترتیب در محدوده¬ی 25 تا 70 کیلو الکترون¬ولت و 45 تا 90 درجه نسبت به خط عمود بر سطح به دست آمد. در اندرکنش الکترون¬ها با سطوح نیز محدوده¬ی انرژی 0 تا 50 کیلو الکترون¬ولت مطلوب به نظر رسید که بهترین میزان به منظور به¬کارگیری در میکروسکوپ الکترونی می باشد. همچنین افزایش زاویه¬ی الکترون فرودی برای حصول تصاویر با وضوح بیشتر از سطح نمونه پیشنهاد شد. در پایان مقایسه¬ای بین نتایج برخورد الکترونی و یونی صورت گرفته است. در بررسی¬های انجام گرفته، دسته¬ای از پارامترها با آن¬چه در تجربه اعمال شده¬اند هم¬خوانی داشته و پارامترهای اندازه¬گیری شده¬ی دیگر نیز جهت بهینه¬سازی سیستم¬های میکروسکپی یونی و الکترونی پیشنهاد شده¬اند

در این تحقیق ویژگی های ساختاری، الکترونی و دینامیکی ترکیب گالیم بیسموت در فاز پایدار بلندروی و دو فاز احتمالی بررسی شده است. محاسبات با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریه تابعی چگالی و با استفاده از بسته محاسباتی کوآنتوم اسپرسو انجام شده است. شبه پتانسیل های مورد استفاده با شرایط بار¬پایسته و فوق نرم ساخته شده اند و تابعی تبادلی- همبستگی آن ها از نوع lda و gga می¬باشد. محاسبات نسبیتی کامل ساختار نواری بیان گر این است که این ترکیب در فاز بلندروی شبه فلز است و دارای گاف جزیی با مقداری منفی است و در دو ساختار سنگ نمکی و سزیم کلرید فلز می باشد. نتایج حاصل از تراکم پذیری نشان می دهد که تراکم پذیری ساختار بلندروی از فاز سنگ نمکی بیشتر و از فاز سزیم کلرید کمتر است. نمودار پراکندگی فونونی مشخص می کند که فازهای سنگ نمکی و سزیم کلرید، فازهای ناپایداری برای این ترکیب می باشند. ویژگی های ترمودینامیکی محاسبه شده برای فاز بلندروی با قوانین تجربی مطابقت خوبی دارند.

در این تحقیق ویژگی های ساختاری، الکترونی، اپتیکی، فونونی و گرمایی ترکیب ws2 بررسی شده است. محاسبات با استفاده از روش شبه¬پتانسیل، در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی و با استفاده از کد محاسباتی pwscf انجام شده است. شبه پتانسیل های مورد استفاده تحت دو شرایط بار¬پایسته و فوق نرم ساخته شده و تابعی تبادلی- همبستگی آن ها از نوع lda و gga می¬باشد. مطالعۀ ساختار نواری بیان¬گر این است که این ترکیب یک نیم رسانا با گاف نواری ev 35/1 است. نتایج به¬دست آمده از خواص اپتیکی حاکی از انطباق ساختار نواری با سهم موهومی تابع دی¬الکتریک و همچنین برابری تقریبی گاف نواری با گاف اپتیکی است. ضرایب شکست به¬دست آمده از سهم حقیقی تابع دی¬الکتریک به¬ترتیب در دو راستای x و z، 662/3 و 556/2 می¬باشند. از مطالعۀ خواص گرمایی درمی¬یابیم که افت ظرفیت گرمایی در دماهای پایین، به¬صورت "t" ^"3" است. در دماهای بالا نیز ظرفیت گرمایی به j/k.mol 673/71=nkb3 (قانون دولن– پتی) نزدیک می¬شود. همچنین مقدار گرمای¬ویژه و آنتروپی این ترکیب در دمای اتاق به¬ترتیب برابر j/k.mol 221/65 و j/k.mol 757/68 به¬دست آمد.

در این پروژه، ابتدا حالت های همدوس و فشرده ی نوسانگر هماهنگ ساده را معرفی می کنیم و با تعمیم این حالت ها به یک سیستم کوآنتومی با پتانسیل دلخواه، حالت های همدوس، فشرده و هوشمند تعمیم یافته را معرفی خواهیم کرد. سپس حالت های همدوس (حالت های رادکلیف) و فشرده ی اسپینی را در تناظر با حالت های همدوس و فشرده ی نوسانگر هماهنگ ساده تعریف نموده و ویژگی های آن ها را بررسی می کنیم. درادامه با استفاده از رابطه ی عدم قطعیت هایزنبرگ، حالت های هوشمند اسپینی را معرفی و با حل یک معادله ی ویژه مقداری استخراج می کنیم. ارتباط این حالت ها را با حالت های همدوس اسپینی بررسی خواهیم کرد. سرانجام حالت های هوشمند تعمیم یافته ی تکانه ی زاویه ای را در تناظر با حالت های هوشمند تعمیم یافته ی بوزونی، به دست می آوریم. دیده می شود که کلیه ی حالت های همدوس و فشرده ی اسپینی، زیر مجموعه ی این حالت ها هستند.

انفجار ابرنواختری یک واقعه ی جالب اخترفیزیکی است که در انتهای مراحل تحول ستاره ای رخ می دهد. در این مطالعه، بعد از بررسی ساختار و تحول ستاره ای، به مراحل انتهایی تحول ستاره ای توجه شده است. انفجار ابرنواختری انواع مختلف داشته و با مکانیسم های متفاوت رخ می دهد. بنابراین ابرنواخترها از جنبه ی رصدی و نظری(مکانیسم انفجار)، طبقه بندی می شوند. سپس مکانیسم های انفجار انواع ابرنواخترها و فیزیک منحنی نوری آن ها مطالعه می شود. با به دست آوردن قدر ظاهری، از ابرنواخترهای فراکهکشانی به عنوان شاخص فاصله ( شمع استاندارد) در کیهان شناسی استفاده می شود. برای دو گروه ابرنواخترهای نوع ia و ابرنواخترهای نوع ii-p با دو روش متفاوت، مقدار میانگین ثابت هابل برابرkm s-1mpc-1 6±69 به دست آمده است و فاصله سنجی انجام شده است. همچنین در این مطالعه، سن عالم از مرتبه ی چهارده میلیارد سال تخمین زده شد. در نهایت با استفاده از معادلات دینامیک شاره ها، امکان شبیه سازی موج ضربه ی انفجار بررسی می شود.

در این پایان نامه، خصوصیات ساختاری، الکترونی و اپتیکی نیمرسانای mgseدر سه فاز نمک طعام، بلندروی و ورتسایت مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت تقویت شده ی خطی با پتانسیل کامل(fp-lapw)، در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی، با تقریب های مختلف و نرم افزار wien2k انجام شده است. ثابت های شبکه به کار رفته در محاسبات برای ساختار نمک طعام برابر با a° 5/46- a، برای ساختار بلند روی a° 5/91-aو برای ساختار ورتسایت 4/145-b- aو a°6/723-c می باشند. در این تحقیق خواص ساختاری ،از جمله ثابت شبکه، مدول حجمی، تراکم پذیری و مشتق مدول حجمی نسبت به فشار در تقریب های مختلف محاسبه شده است. هم چنین خواص الکترونی ازقبیل ساختار نوارهای انرژی، چگالی حالت ها و چگالی ابر الکترونی محاسبه و نمودارهای آن رسم شده است و خواص اپتیکی از قبیل ثابت دی الکتریک و ضریب شکست محاسبه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر این است که محاسبات با استفاده از تقریب gga96 نسبت به سایر تقریب ها سازگاری بیشتری با نتایج تجربی دارد. و هم چنین محاسبات با در نظر گرفتن قطبش اسپینی نیز انجام شد که تفاوتی با حالت بدون قطبش اسپینی نداشت . نتایج به دست آمده نشان می دهد که تراکم پذیری فاز بلند روی بیشتر از فاز ورتسایت و آن هم بیشتر از فاز نمک طعام است. هم چنین ساختار نوارهای انرژی نشان می دهد که این بلور یک نیمرسانا با گاف نواری پهن است و چگالی حالت های انرژی نیز تاییدی بر این مورد است. با استفاده از محاسبات چگالی ابر الکترونی در سه و دو بعد به این نتیجه رسیدیم که ترکیب دارای یک پیوند یونی است که خاصیت یونی در فاز نمک طعام از دیگر فازها بیشتر می باشد. نتایج به دست آمده سازگاری خوبی با نتایج به دست آمده توسط دیگران دارد.

در این پایان نامه، خصوصیات ساختاری و الکترونی ترکیب y2o3 مورد بررسی و محاسبه قرار گرفته است. محاسبات با استفاده از روش امواج تخت تقویت شده ی خطی با پتانسیل کامل (fp-lapw)، در چارچوب نظریه ی تابعی چگالی با تقریب های مختلف و با نرم افزار wien2k مورد مطالعه قرار گرفته است. ثابت شبکه که در محاسبات به کار رفته برابر با 10/604a می باشد. در این پایان نامه خصوصیات ساختاری ترکیب y2o3 از جمله ثابت های شبکه، مدول حجمی، تراکم پذیری و مشتق تراکم پذیری نسبت به فشار در سه تقریب gga96، gga91 و lda، بدون در نظر گرفتن برهم کنش های اسپینی و با در نظر گرفتن برهم کنش های اسپینی محاسبه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر این است که وارد کردن اسپین تاثیر چندانی در نتایج ندارد و محاسبات با استفاده از تقریب gga96 نسبت به سایر تقریب ها سازگاری بیشتری با نتایج تجربی دارد. همان طور که گفته شد خصوصیات الکترونی ترکیب y2o3 از جمله ساختار نوارهای انرژی، چگالی حالت ها، چگالی ابر الکترونی و خواص اپتیکی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از بررسی این خصوصیات بیانگر این مطلب هستند که ترکیب y2o3 یک عایق با گاف انرژی پهن می باشد و بین اتم های تشکیل دهنده این ترکیب پیوند کووالانسی وجود دارد. علاوه بر این محاسبات چگالی حالت ها نشان دهنده ی هیبریداسیون بین اربیتال های d5 اتم ایتریم با p2 اتم اکسیژن است. با دقت در چگالی ابر الکترونی این ترکیب در صفحه ی (110) و (100) در می یابیم که در اطراف اتم های اکسیژن تراکم چگالی الکترونی بیشتر است و این امر به دلیل الکترون دوستی اتم های اکسیژن نسبت به ایتریم است. تراکم ابر الکترونی بین اتم اکسیژن و ایتریم دلالت بر پیوند کووالانسی بین آن دو دارد.