در دو دهه اخیر، ابررسانایی نامتعارف با تقارن هایی متفاوت از تقارن موج - s ، در رده های گوناگونی از مواد شامل ابررساناهای فرمیون سنگین و دمای گذار بالا کشف شده اند. ابررساناهای نامتعارف به وسیله یک گاف انرژی ناهمسانگرد متعلق به یک نمایش غیربدیهی گروه تقارنی بلور که ممکن است دارای گره هایی در امتدادهایی مشخص در منطقه بریلوئن باشند، مشخص می شوند. ترکیبات فرمیون سنگین که از اتم های ce و u تشکیل شده اند به واسطه خواص مغناطیسی ویژه شان، خواص متنوع مربوط به ابررساناهای نامتعارف را از خود نشان می دهند. در این مواد, الکترون های تراز f که در دماهای بالا با گشتاورهای مغناطیسی تعریف شده ای جایگزیده شده اند, هنگامی که دما پایین می آید به علت آمیختگی توابع موج اتم ها و الکترون های رسانش، ناجایگزیده می شوند. سرانجام در دماهای خیلی پایین، الکترون های تراز f با جرم الکترونی موثر خیلی سنگین که در حدود چند صد برابر جرم الکترون آزاد است، سیار می شوند. در ابررساناهای فرمیون سنگین، نیروی دافعه کولنی قوی الکترون های درون لایه های اتمی باعث ایجاد اثر بس ذره ای چشمگیری می شود و اغلب منجر به ایجاد حالت های جفت شدگی کوپر با تکانه زاویه ای بزرگتر از صفر می شود. بنابراین درک ساختار گره ای ابررساناهای فرمیون سنگین در فهم فیزیک ابررساناهای نامتعارف در دستگاه های همبسته قوی مهم است. کشف ابررسانایی در دستگاه های بدون تقارن وارونی مانند cept3si ، میل و علاقه بررسی نظری ابررسانایی در این دستگاه ها را افزایش داده است. تقارن وارونی یکی از اهرم های کلیدی تشکیل جفت های کوپر در ابررساناها می باشد. در ابررساناهایی که ساختار بلوری آن ها دارای یک مرکز تقارن نیست، خواص غیرعادی ای پیش بینی می گردد. در سطح کوچک مقیاس (میکروسکوپیک)، ظهور جفت شدگی اسپین - مدار نامتقارن به دلیل عدم تقارن وارونی سبب تخریب تبهگنی متداول اسپینی در این دستگاه می شود. به دلیل شکست تقارن وارونی جفت شدگی اسپین - مدار نوع راشبا القا می شود و در نتیجه حالت ابررسانایی در این ماده می تواند از مخلوط جفت شدگی اسپین یکتایی و سه تایی با پاریته های مختلف ایجاد شود. در این پایان نامه آهنگ واهلش اسپین - شبکه تشدید مغناطیسی هسته یک ابررسانا بدون تقارن وارونی با در نظر گرفتن مدل جفت شدگی کوپر با یک پارامتر نظم دو مولفه ای شامل مولفه های جفت شدگی اسپین یکتایی و سه تایی در حضور اثر ناخالصی با استفاده از روش تابع گرین و نظریه پاسخ خطی مورد بررسی قرار می گیرد. تابع همبسته مناسب برای برآورد آهنگ واهلش اسپین - شبکه را محاسبه می کنیم. برای یک ابررسانای تمیز و نامتقارن وارونی مانند cept3si وابستگی دمایی خطی آهنگ واهلش مغناطیسی هسته در دمای پایین، بر وجود تابع گاف دارای گره های خطی سازگار با چنین مدل گافی اشاره دارد. در یک ابررسانای آلاییده وابستگی دمایی خطی آهنگ واهلش اسپین - شبکه مشخصه رابطه کارینگای حالت عادی است.

دو دهه اخیر، ابررساناهایی کشف شده اند که تقارن های پارامتر نظم آنها با ابررساناهای موج-s ، که مطابق نظریه bcs جفت شدگی در آنها به واسطه برهمکنش الکترون-فونون صورت می گیرد ، متفاوت است. در اغلب این ابررساناها شواهدی وجود دارد که جفت شدگی به واسطه همبستگی های قوی الکترونی صورت می گیرد که با سازوکار ابررسانایی در ابررساناهای متعارف مانند pb و nb و غیره تفاوت دارد. سازوکارهای جفت شدگی غیر فونونی تعیین کننده ساختار اسپینی و تقارن مداری جفتهای کوپر می باشند. مثلا پارامتر نظمی که به واسطه همبستگی های آنتی فرومغناطیسی صورت می گیرد دارای تقارن موج-d با گره هایی در سطح فرمی است. بنا بر این ابررساناهای نامتعارف به وسیله یک گاف انرژی ناهمسانگرد که متعلق به یک گروه تقارنی بلور است، مشخص می شوند این گاف انرژی دارای گره هایی در امتدادهایی مشخص در منطقه بریلوئن می باشد.لذا ساختار گاف انرژی ابررساناهای فرمیون سنگین در فهم فیزیک ابررساناهای نامتعارف در دستگاه های همبسته قوی بسیار با اهمیت است. اخیرا ابررسانای فرمیون سنگین cept_3 si با دمای گذار0.75 k کشف شده است و به دلیل خواص منحصر به فردی که دارد مورد توجه پژوهشگران نظری و تجربی قرار گرفته است. از مشخصه های برجسته این ابررسانا عدم وجود تقارن وارونی است . شکست تقارن وارونی در این دستگاه موجب ایجاد القای برهم کنش اسپین-مدار نوع راشبا می شود و لذا جفت شدگی در حالتهای یکتایی و سه تایی با پاریته متفاوت می توانند در حالت ابررسانایی مخلوط شوند.از نتایج تحربی و نظری عقیده براین است که به احتمال زیاد حالت ابررسانایی در ساختار cept_3 si جفت شدگی s+pمی باشد. مخلوط حالتهای جفت شدگی با پاریته مختلف موجب ایجاد خواص غیر معمول در کمیتهای قابل اندازه گیری مانند میدان بحرانی بالایی قله هایی در آهنگ واهلش nmr و رفتار توانی دماهای پایین که بیانگر وجود گره های خطی در گاف انرژی شبه ذره است می شود. همچنین وجود گره های خطی در گاف انرژی ساختار cept_3 si نیز با اندازه گیری رسانندگی گرمایی و عمق نفوذ میدان مغناطیسی به اثبات رسیده است. در این رساله ما با استفاده از روش تابع گرین و پارامتر نظم مخلوط s+p تابع همبسته مناسب برای به دست آوردن عمق نفوذ میدان مغناطیسی را محاسبه می کنیم. علاوه بر اثرات غیر موضعی و غیر خطی اثر ناخالصی را نیز در این تابع همبسته منظور می کنیم. از آنجاییکه ابررسانای cept_3 si یک ابررسانای تمیز است در حدموضعی وابستگی دمایی عمق نفوذ به صورت خطی است که با نتایج آزمایشگاهی در توافق است. همچنین در حد غیر موضعی وابستگی دمایی مربعی را در دماهای زیر 0.015 k پیش بینی می کنیم که در آزمایش تاکنون چنین رفتاری گزارش نشده است و این به دلیل آن است که آزمایشها بالاتر از دمای مذکور صورت گرفته اند. از طرف دیگر توجه می کنیم که cept_3 si یک ابررسانای نوع 2 با پارامتر گینزبرگ-لاندائو k=140 است از اثرات غیر موضعی می توان صرف نظر کرد و از طرفی چون یک ابررسانای خالص است از اثرات ناخالصی هم می توان چشم پوشی کرد. برای یک ابررسانای بدون تقارن وارونی و ناخالص رفتار دمایی مربعی را برای عمق نفوذ در دماهای پایین به دست می آوریم که می تواند هم به واسطه اثر غیر موضعی و هم اثرات ناخالصی باشد. در این مورد نشان می دهیم که اثرات غیر موضعی توسط اثرات ناخالصی پوشش داده می شوند.

در این پایان نامه ویژگیهای برخی از نانولایه های نیمرسانا و فلز با استفاده از روش امواج تخت بهبودیافته خطی با پتانسیل کامل و در چارچوب نظریه تابعی چگالی با کد محاسباتی وین مورد بررسی قرار گرفته است. نخست ویژگیهای ساختاری، الکترونی و مغناطیسی agf، mo، ‍cu، mnse وsi مورد مطالعه قرار گرفته است. گاف انرژی محاسبه شده برای ترکیب های agf و mnse با استفاده از رهیافت های چگالی موضعی(lda) و گرادیان شیب تعمیم یافته(gga) نشان می دهد که این دو رهیافت، رهیافت های مناسبی برای محاسبه گاف انرژی این ترکیبها نیستند. به منظور بهبود گاف انرژی ترکیب های agf و mnse ناگزیر هستیم که محاسبه ها را با استفاده از رهیافت های lda+u و engle vosko+u انجام دهیم. استفاده از این رهیافت ها مستلزم داشتن مقدار پارامتر هابارد برای این ترکیبات می باشد، بنابراین این پارامتر نیز برای هر دو ترکیب محاسبه شده است. در ادامه ویژگی های ساختاری و مغناطیسی ترکیب mnse مورد بررسی قرار گرفته است. انرژی کل محاسبه شده برای این ترکیب نشان می دهد که در فشار صفر فاز پادفرومغناطیس پایدارتر است. همچنین ویژگی های ساختاری، الکترونی و مغناطیسی نانولایه mnse بر روی si در راستای (001) وچند لایه ای cu/agf/mo مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. چگالی حالت های الکترونی و گرادیان میدان الکتریکی، که به عنوان معیاری از عدم تقارن در توزیع بار است، در محل اتم های واقع در سطح و زیر لایه ها محاسبه شده است. تابع کار، گشتاور دوقطبی الکتریکی، انرژی تشکیل سطح و گشتاور مغناطیسی برای اتم های سطح در نانولایه های mnse/si به ازای ضخامت های گوناگون mnse محاسبه شده است. کلید واژه ها: نظریه ی تابع چگالی- گشتاور دوقطبی الکتریکی- تابع کار- گشتاور مغناطیسی- انرژی تشکیل سطح-نانو لایه ی cu/agf/mo- نانو لایه ی mnse/si

گازهای کوانتومی تبهگن یا فراسرد معمولاً سامانه های بسیار رقیقی هستند. با وجود اینکه این سامانه ها بسیار رقیق هستند، برهم کنش بین اتم ها ی آن ها بسیاری از وی‍ژگی های این گازها را تعیین می کند. در سال های اخیر برهم کنش های کوتاه برد و همسانگرد بر دمای گذار بررسی و مطالعه شده است. مطالعه اثرات برهم کنش های ذرات بر دمای بحرانی چگالش بوز- اینشتین، تاریخچه ای بزرگ و پر پیچ و خم دارد. مطالعاتی بر گازهای بوزی همگن یافت شده است که برهم کنش های دافع، دمای بحرانی را کاهش می دهد، اما بیشتر مطالعات افزایش دمای بحرانی را نشان می دهند. دمای بحرانی گاز بوزی به دام افتاده به طور تجربی بررسی شده است. علاوه بر سهم جمله پتانسیل تماسی اتمی معروف بر دمای گذار، یک سهم اضافی از برهم کنش دوقطبی- دوقطبی نیز وجود دارد. اثرات این دو برهم کنش بر دمای گذار یک گاز بوزی به دام افتاده با استفاده از مدل دو شاره ای بررسی شده است. جدا از برهم کنش های تماسی و دوقطبی- دوقطبی، پارامتر فیزیکی جالب دیگر برای گاز بوزی به دام افتاده، وجود ناخالصی است. اثر برهم کنش های تماسی و دوقطبی- دوقطبی بر دمای گذار توسط محققین دیگر انجام شده است. دراینجا با استفاده از روش آن ها علاوه بر اثرات فوق اثر ناخالصی را نیز بر دمای گذار محاسبه می کنیم.

جلوه دیگر ماهیت کوانتومی ابررسانایی (ابرشاره ای)، ابررسانندگی(ابرشارگی) ضعیف است که آثار جوزفسون نامیده می-شود. در سال 1962، جوزفسون در یک مقاله نظری، دو اثر جالب را پیش بینی کرده بود. که خیلی زود به صورت تجربی به اثبات رسیدند. ابررسانندگی ضعیف به رفتاری اشاره دارد که در آن دو ابررسانا با یک اتصال ضعیف به یکدیگر وصل شده اند. این اتصال را می توان با پیوند تونلی ایجاد کرد لذا این آثار در پیوند گاه های تونلی مشاهده می شوند از طرفی، اثر جوزفسون جلوه ای از همدوسی فاز ماکروسکوپیکی در ابررساناها و ابرشاره ها است. به وسیله گازهای فراسرد فرمیونی می-توان این اثر را بررسی کرد. چندین سال قبل اثر جوزفسون ac در اتم های ابرشاره پیش بینی و در چگاله بوز-اینشتین به صورت تجربی مشاهده شد. همچنین بسامدهای جوزفسون ac در ابرشاره فرمی گازی به صورت نظری توسط محققین مورد بررسی قرار گرفته است. اخیراً اثر جوزفسون dc در عبور bcs-bec در اتم های فرمیونی خنثی با استفاده از نظریه bcs تعمیم یافته مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین رابطه جریان-فاز در عبور bcs-bec در دمای صفر و برای دو مولفه اسپینی گاز فرمی و در حضور یک مرز محاسبه شده است . در این رساله با معرفی مفاهیم اساسی دستگاه های بس- ذره ای مانند، نحوه به دام اندازی اتم ها و مولکول ها، حالت های ابررسانایی bcs و چگالیده بوز- اینشتین و عبورbcs-bec یک گاز فرمیونی در نزدیکی تشدید فشباخ و بیان روشهای محاسباتی از قبیل رهیافت تابع گرین، اثرهای جوزفسون را در گازهای ابرشاره فرمیونی بررسی خواهیم کرد و جریان های ذرات منفرد و جوزفسون را در دماهای پایین محاسبه خواهیم نمود

امروزه یکی از هدف های مهم در زمینه ی تحقیقات پیشرفته ی بلور مایع، بالا بردن کارایی بلورهای مایع با استفاده از روش های فیزیکی، بدون نیاز به سنتز شیمیایی جدید است. یکی از روش های ممکن برای رسیدن به این هدف، افزودن ذرات کلوئیدی با ابعاد نانو به عنوان ناخالصی به بلورهای مایع نماتیک است. به گونه ای که با افزودن ناخالصی، می توان خواص یک سامانه را به میزان زیادی تغییر داد و در جهت بهینه سازی هر چه بیشتر آن تلاش کرد. به دلیل اثرات منحصربه فرد و چشمگیر افزودن ناخالصی نانوذرات فروالکتریک به سامانه های بلور مایع نماتیک (به طور مثال افزایش دمای نماتیک به همسانگرد به میزان 5k، افزایش در ثابت دی الکتریکی موثر، کاهش آستانه ی ولتاژ گذار فردریکز و ...) نانوذرات فروالکتریک با ابعاد 100-10 نانومتر به عنوان ناخالصی انتخاب شده است تا کوچک بودن ابعاد این نانوذرات واپیچش کلی در سامانه به وجود نیاورد. ناهمسانگردی محیط بلورهای مایع نیز سبب می شود که با اعمال میدان خارجی در جهت های مختلف، واپیچش های مختلفی در سامانه به وقوع بپیوندد و در تیغه ی بلور مایع به ازای یک آستانه ی میدان، گذار فردریکز در آن رخ دهد. از طرفی دیگر شکل و قطبیدگی نانوذرات فروالکتریک نیز به دلیل تولید میدان الکتریکی القایی در تغییر آستانه ی میدان گذار فردریکز، موثر خواهد بود. به دلیل اهمیتی که در دانستن میدان آستانه ی گذار فردریکز در کارکرد ابزارهای الکترونیکی بلور مایع وجود دارد، لذا آستانه ی میدان گذار فردریکز (الکتریکی و مغناطیسی) در بلورهای مایع نماتیک خالص 5cb، به ازای شرایط مختلف چنگ زنی مولکول ها (همگن و هوموتروپیک) در واپیچش های مولکولی مختلف (پخ-خمش و پیچش) به صورت تحلیلی (تقریبی) و عددی (دقیق) به دست آورده شده، سپس میزان اعتبار این دو نسبت به هم ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که بهینه ترین مورد برای صرفه جویی در انرژی، استفاده از لایه های هم راستا کننده ی مولکولی همگن با واپیچش مولکولی پیچش است. در فصل 4، نانوذرات فروالکتریک به عنوان ناخالصی به سامانه ی بلور مایع نماتیک خالص 5cb، اضافه شده است و نشان داده شده که با افزودن این نانوذرات، می توان دمای گذار فاز نماتیک به همسانگرد را بالا برد و به این طریق پایداری فاز بلور مایع نماتیک را افزایش داد. در فصل 5، نانوذرات فروالکتریک sn2p2s6 به عنوان ناخالصی به سامانه های بلور مایع نماتیک 5cb، افزوده شده و اثرات افزودن این نانوذرات بر بلور مایع نماتیک 5cb در واپیچش های مولکولی مختلف نشان داده شده و به مقایسه ی این نتایج با حالت خالص پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از این نانوذرات فروالکتریک به عنوان ناخالصی در سامانه های بلور مایع نماتیک 5cb، به دلیل ایجاد قطبیدگی، باعث کاهش آستانه ی ولتاژ گذار فردریکز در همه ی واپیچش های مولکولی ممکن، می گردد. بنابراین استفاده از این نانوذرات، برای ایجاد صرفه جویی انرژی در ابزارهای الکترونیکی بلور مایع نماتیک، بسیار مفید خواهد بود. آستانه ی ولتاژ گذار فردریکز در واپیچش های مولکولی پخ-خمش و پیچش در هر دو شرایط مرزی همگن و هوموتروپیک نیز به صورت تحلیلی استخراج شده اند و مولفه های عمود و موازی گذردهی دی الکتریکی در نانومعلق های فروالکتریک بلور مایع نماتیک، در شرایط واپیچش مولکولی پخ-خمش نیز استخراج شده است.

ساختار گاف انرژی ابررسانایی، در ابررساناهای غیرمتعارف برای فهم خواص فیزیکی این دسته از ابررساناها بسیار مهم است. در طی دو دهه ی گذشته، ابررساناهای غیرمتعارف با تقارن هایی متفاوت با ابررساناهای موج s معمولی، شامل فرمیون های سنگین(hf) ، ابررساناهای با دمای گذار بالا و ابررساناهای ارگانیک یافت شدند. عدم تقارن وارونی در شبکه بلوری در مقایسه با موردی که دارای تقارن مرکزی است، هم در خصوصیات ابررسانایی و هم در وی‍ژگی های حالت عادی، تغییرات مهمی را به دنبال خواهد داشت. این تغییرات به ویژه در پاسخ به میدان مغناطیسی خارجی حائز اهمیت است. در مورد کلی به علت غیاب تقارن وارونی پارامتر نظم ابررسانایی پاریته مشخصی ندارد. در واقع مخلوطی از جفت شدگی در حالت اسپین تکتایی با پاریته زوج و اسپین سه تایی با پاریته فرد وجود دارد. وابستگی دمایی مشاهده شده در خواص ترابرد ابررساناهای بدون تقارن وارونی، وجود گاف انرژی ناهمسانگرد که دارای گره های نقطه ای یا خطی در سطح فرمی است را پیشنهاد می کند که وجود این گاف باعث ایجاد خواص غیرمعمول در آنها می شود. ابررسانای فرمیونی سنگین cept3si مثالی از ابررساناهای بدون تقارن وارونی است که اخیرا بررسی روی خواص این ابررسانا مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. برای مثال وابستگی دمایی عمق نفوذ، آهنگ واهلش تشدید مغناطیسی هسته و تغییرات دمای گذار آن در حضور ناخالصی های مغناطیسی و غیرمغناطیسی در دماهای پایین مورد بررسی قرار گرفته است که وجود گره های خطی در گاف انرژی آن را تأیید می کند. در این تحقیق به بررسی اثر ناخالصی های غیرمغناطیسی و مغناطیسی روی پذیرفتاری مغناطیسی ابررسانای بدون تقارن وارونی پرداخته ایم و نتایج به دست آمده را برای مورد ابررسانای cept3si به کار برده ایم. محاسبات خود را با استفاده از روش های بس ذره ای و تابع گرین با درنظر گرفتن مدل جفت شدگی مخلوط که ترکیبی از پارامتر نظم موج s و موج p می باشد، انجام داده ایم. در حد دماهای پایین و نزدیک دمای گذار تقریب های مناسب برای حل تحلیلی مسئله را به کار برده ایم. در دماهای پایین، وابستگی خطی پذیرفتاری مغناطیسی اسپینی یک ابررسانای بدون تقارن مرکزی و تمیز مانند cept3si به دما ، ایجاب می کند که تابع گاف، گره های خطی داشته باشد، که با مدل گاف ما سازگار است. برای یک نمونه آلوده با آهنگ پراکندگی ناخالصی بزرگ اندازه پذیرفتاری مغناطیسی اسپینی در حالت ابررسانایی به مقدار حالت عادی آن می رسد. در حضور ناخالصی های مغناطیسی حتی در غیاب جفت شدگی اسپین- مدار و در ناحیه ای که گاف انرژی هنوز متناهی است پذیرفتاری مغناطیسی از بین نمی رود و برای غلظت کمی از این ناخالصی-های مغناطیسی در دمای صفر متناسب با غلظت ناخالصی ها است. کلید واژه: ابررساناهای بدون تقارن وارونی، تابع گرین، ناخالصی های مغناطیسی، ناخالصی های غیرمغناطیسی، پذیرفتاری مغناطیسی

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.