مواد نانوساختار، به علت ویژگی های ابعادیشان، پتانسیل فراوانی برای کاربردهای تکنولوژیکی دارند. این طرح تحقیق، متمرکز بر تولید نانوحفره های اکسید آلومینیوم با نظم بالا و نانوسیم های مس در داخل آن، می باشد. ابتدا، روش های تولید مواد نانوساختار، برهم کنش های وان دروالس میان آنها و روش های آندیزاسیون آلومینا مورد مطالعه قرار گرفت. سپس نانوحفره های آلومینا در آزمایشگاه با استفاده از روش آندایز اکسید آلومینیوم تولید شد. روش آندایز سخت با استفاده از اسید اکسالیک 0/3 مولار، در ولتاژهای 90، 120، 130 و 140 ولت، برای تولید نانوحفره های آلومینا بکار گرفته شد و باتوجه به اینکه نانوحفره ها را، می توان به عنوان قالبی برای تولید مواد نانوساختار مورد استفاده قرار داد، از اینرو، نانوسیم های مسی، با استفاده از روش الکتروانباشت، در داخل نانوحفره های آلومینا رشد داده شد و تکنیک های مختلف انباشت برای بهبود کیفیت توزیع آن روی قالب نانوحفره ها، مورد استفاده قرار گرفت. قالب نانوحفره های آلومینا و نانوسیم های مسی رشد یافته در داخل آن، با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی و تصاویر fftمورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشاندهنده وجود نظم بالا در نمونه های آندایز شده با ولتاژ های 130 و 140 ولت بود. تشکیل حفره ها، شرایط آزمایشگاهی موثر بر تولید حفره های منظم و واکنش های شیمیایی اکسیدی در فرآیند رشد حفره ها، مورد بحث قرار گرفته و در آخر برهم کنش وان دروالس میان نانو سیم های استوانه ای و نانوذرات کلوئیدی چنبره ای و کروی شکل مورد محاسبه قرار گرفت.

در مکانیک آماری مدل پاتس به عنوان تعمیم مدل آیزینگ است که مدلی از برهم کنش اسپینها در شبکه کریستالی است. ما خواص استاتیک و دینامیک این مدل را مطالعه می کنیم. با استفاده از شبیه سازی به روش مونت کارلو ویژگی های گذارفاز ترمودینامیکی مانند مرتبه گذار فاز و دمای گذار فاز، رفتار پارامتر نظم و ظرفیت گرمایی , انرژی میانگین و دیگر پارامترها را بر حسب دما برای مدل پاتس در دو بعد مطالعه می کنیم و نشان خواهیم داد بسته به مرتبه تبهگنی, گذار فاز مرتبه اول و دوم را خواهیم داشت. همچنین نشان می دهیم آنچه که گاهی اوقات به نام دمای گذار شیشه می خوانیم در واقع همان دمای اسپینودال است. سپس به محاسبه دمای کازمن که آنتروپی برون یابی شده کریستال و مایع در آن دما برابر است می پردازیم و نشان خواهیم داد این دما پایین تر از دمای اسپینودال است. سپس به بررسی خواص دینامیک این مدل با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو می پردازیم. دینامیک این مدل را در دو فاز مایع فوق سرد و فاز شیشه ای ( بس بلور ) بررسی می کنیم و نشان می دهیم که عمده عامل نیمه پایداری شیشه ای در این مدل تبهگنی حالت پایه و رقابت بین این حالتهاست, به نحوی که با افزایش تبهگنی حالت پایه بر رقابت و ناکامی سیستم افزوده شده و سیستم نیمه پایداری و رفتار شیشه ای شدیدتر از خود بروز می دهد. واژگان کلیدی:

در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو به محاسبه و بررسی خواص ساختاری، انتقالی و ترمودینامیکی بلورهای مایع پرداخته ایم.محاسبه چگالی جهتی و پارامتر نظم بلورهای مایع محدود بین دو دیواره نشان داد که حضور دیوار باعث تجمع و نیز هم راستا شدن مولکول ها در کنار دیوارها می شود. مطالعات ما روی سیستم های کپه ای نشان داد که گذار فاز در کسر بهم پکیدگی 0.59= ? اتفاق می افتد. محاسبه فشار بلورهای مایع در حالت محدود بین دیوار در مقایسه با حالت کپه ای نشان داد که اثر محدودیت باعث افزایش فشار سیستم می شود. نتایج به دست آمد در این محاسبه خواص انتقالی بلورهای مایع نشان داد که پخش مولکول ها در محیط را می توان به سه ناحیه زمانی تقسیم کرد، در قسمتی دیگر از محاسبات ناهمسانگردی در پخش مولکول ها در راستای قطر بزرگ و کوچک بیضی را نشان دادیم. مقایسه نتایج حاصل از مطالعه خواص انتقالی سیستم شبیه سازی شده در این پایان نامه با نتایج آزمایشگاهی به دست آمده توافق رضایت بخشی را نشان می دهد.

نانوساختارهای zno، خواص بسیار خوبی برای بهبود عملکرد قطعات مهم در تکنولوژی، از قبیل سلول های خورشیدی رنگدانه ای، دیودهای نوری uv و سنسورهای شیمیایی از خود نشان داده اند. آرایه های عمودی نانوسیم های zno، مورفولوژی مناسب برای بهبود انتقال الکترون دارند و بدین جهت، برای کاربردهای فوتوولتایی پیشنهاد می شوند. این مطالعه، بر روی روشی ساده و کم هزینه، با استفاده از محلول آبی، برای ساخت آرایه نانوسیمی zno، بر روی زیرلایه شیشه پوشیده شده با ito، تمرکز دارد. نخست، با استفاده از تجزیه استات روی، جزیره های zno، بر روی زیرلایه، تشکیل می شوند. زیرلایه دانه دار در یک محلول آبی، شامل mm ?? از هگزا هیدرات نیترات روی و هگزامتیلن تترامین، قرار داده می شود. با استفاده از این روش نانومیله هایی با طول هایی در حدود mµ ? و چگالی بالا، تولید می شوند. ابعاد نانوسیم ها و نانومیله های zno، به پارامترهایی مانند غلظت محلول، دمای رشد و مدت واکنش، بستگی دارد. تصاویر sem نشان می دهد که، نانومیله هایی که در محلول mm ?? و دمای °c 90 رشد کرده اند، بر روی زیرلایه، جهت گیری عمودی دارند. بررسی ساختار بلوری این نانومیله ها بوسیلهxrd نشان می دهد که، میله ها، ساختار بلوری شش گوشه دارند. این نانومیله ها را می توان در الکترود سلول های خورشیدی رنگدانه ای، به منظور افزایش ترابرد الکترون در آن ها، به کار گرفت.

نانوساختارها، به دلیل خصوصیات ابعادیشان، پتانسیل فراوانی برای کاربردهای تکنولوژیکی دارند. این طرح تحقیق، متمرکز بر نحوه محاسبه رسانندگی الکتریکی نانوسیم های فلزی مختلف و بررسی روش های ساخت نانوسیم است. در ابتدا روشهای تولید نانوساختارها و روشهای تولید نانوسیم ها مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس با تعریف یک ماتریس دانسیته، تانسور رسانندگی برای سیستم های الکترونی کم بعد معرفی می شود. آنگاه طبق مدل ذره در جعبه و تقریب جواب قطری، مولفه های تانسور رسانندگی برای نانوسیم ها با فرض محاسبه می گردد ( طول موج فرمی و d قطر نانوسیم است). تخمین های تحلیلی برای تراز فرمی وابسته به اندازه، ارائه و نوسان های انرژی فرمی در سیم محاسبه می شود. نتایج نشان می دهد وابستگی های فرکانسی، قسمت های موهومی و حقیقی مولفه های رسانندگی در محدوده ی مادون قرمز است. و در آخر رسانندگی و ساخت نانوسیم ها را مقایسه و یک نانوسیم، بعنوان یک نانوسیم بهینه و مقرون به صرفه توصیه می شود.

تئوری بازی های تکاملی، کاربرد نظریه بازی در بیولوژی جمعیت های شامل گونه های در حال تکامل است. این نظریه به گونه ای طراحی شده است که حاوی خصوصیات کلی روابط بین گونه ها باشد. از کاربرد های ویژه آن می توان به بررسی ریشه های پیدایش همکاری بین افراد نام برد. این موضوع از آن جهت حائز اهمیت است که در دنیای پیرامون ما، چه در دنیای بیولوژیکی و چه در دنیای اقتصاد و سیاست و حتی در میان حیوانات اینگونه به نظر می رسد که مقابله کردن و پیروی از منفعت شخصی سود بیشتری را برای تک تک افراد به همراه دارد که این از منفعت گروهی متمایز است. در این میان شاخه جدیدی از علم به معرفی سیستم هایی تحت عنوان سیستم های پیچیده می پردازد که در آن ها رفتار کل سیستم با رفتار اجزاء آن متفاوت است. بنابراین با استفاده از شبکه های معرفی شده در سیستم های پیچیده و تلفیق قوانین این شبکه ها با قوانین حاکم بر بازی های تکاملی ، می توان به نتایج و پیش بینی های قابل توجهی در مورد چگونگی بروز همکاری دست یافت. در این پروژه ما به بررسی بازی معمای زندانی تحت این قوانین پرداخته ایم که در آن همکاری کننده ها (c ها) با مقابله کننده ها (d ها) رقابت می کنند و بر اساس یک ماتریس به نام ماتریس درآمد، امتیاز کسب می کنند. با اعمال قوانین این بازی بر یک جمعیت از گونه ها ی متشکل از c ها و d ها که بر روی یک شبکه قرار گرفته اند و با توجه به شبیه سازی های صورت گرفته و مقایسه و بررسی سه شبکه بدون مقیاس، رندم و منظم، هر چه به حالت شبکه ای منظم نزدیک شویم درصد همکاری در سیستم بالا میرود. همچنین در هر یک از مدل های مختلف شبکه ای به یک ?<k>?_optرسیدیم که در این مقدار همسایگی شبکه دارای حداکثر همکاری کننده هاست و ازین حد که بگذریم با کاهش ناگهانی c ها مواجه می شویم. در این بازی وابستگی سیستم به شرایط اولیه و همچنین درایه های ماتریس درآمد نیز مشاهده می شود.

نانو اسپینترونیک که همان کاربرد فناوری نانو در تولید قطعات اسپین – الکترونیکی می باشد یکی از زمینه های بسیار پر کاربرد و جذاب از علوم و فناوری نانو است. در نانو اسپینترونیک از درجه آزادی اسپین الکترون به منظور انجام محاسبات استفاده می شود. به عنوان کاربردی از نانو اسپینترونیک در صنعت، می توان از مقاومت های مغناطیسی بزرگ (gmr) نام برد که از آنها در دیسک های سخت استفاده می شود. تولید جریان های اسپین – قطبیده یکی از مهمترین کارهایی است که باید در قطعات نانو اسپینترونیکی انجام شود. استفاده از نیم فلز ها بهترین روش در تولید جریانهای اسپین قطبیده می باشد، چراکه نیم فلز ها دارای تنها یک نوع اسپین در سطح فرمی می باشند. برای اینکه بتوان از نیم فلز ها در دمای اتاق استفاده کرد، باید این مواد خاصیت نیم فلزی خود را تا دمای اتاق حفظ کنند، به عبارت دیگر باید دارای دمای کوری بالایی باشند. اما بسیاری از مواد نیم فلزی که تاکنون شناخته شده اند دارای دمای کوری بسیار پایین تر از دمای اتاق هستند. لذا در این تحقیق به جستجو برای یافتن مواد نیم فلز جدید که دارای دمای کوری بالا می باشند، پرداختیم. محاسبات ما نشان داد که ترکیبات ms(m = li, na & k) در حالت ورتزایت در حالت تعادل خود و همچنین ترکیبات mc(m = al, ga & in) در حالت بلند – روی و تحت تنش منفی دارای خاصیت نیم فلزی هستند و امکان بالا بودن دمای کوری در آنها وجود دارد. یکی دیگر از مواد پر کاربرد در نانو اسپینترونیک گرافین که لایه ای دو بعدی از اتم های کربن است می باشد. بنابراین به بررسی خواص گرافین و امکان استفاده از آن در نانو اسپینترونیک پرداختیم. همچنین به این علت که اکثر قطعات نانو اسپینترونیکی از پیوندگاههایی از نیم رسانا ها و نیم فلزات تشکیل شده اند، به جستجو برای یافتن پیوندگاههایی که توان حفظ قطبش اسپینی را دارند پرداختیم که به این منظور پیوندگاه lis/cds در حالت ورتزایت را مورد بررسی قرار دادیم.

برای تحلیل و توصیف رفتار حالتهای الکترونی نانو سیم های کوانتومی در حضور ناخالصی هیدروژنی در فصل مشترک ساختارهای چند لایه ای مواد نیمه رسانا که فاقد تقارن وارونگی ساختاری هستند ، با تقریب خوبی می توان از هامیلتونی یک سیم شبه یک بعدی در حضور اتم هیدروژن و اثر اسپین – مدار راشبا استفاده کرد. سطحهای انرژی و همچنین ویژه حالتهای وابسته به اسپین ، از معادله تک الکترونی شرودینگر و به صورت تحلیلی بدست می آیند که ما میتوانیم ویژه مقادیر را به صورت توابعی از پهنای نانو سیم شبه یک بعدی l و ثابت راشبا بیان کنیم. از حل این مسئله متوجه می شویم که ما دو پدیده شکافته شدن انرژی حالتهای تبهگن اسپینی و همچنین چرخش اسپینی را خواهیم داشت. با تغییر دو پارامتر پهنا lو ثابت راشبا در یک محدوده مناسب میتوانیم موقعیتی فراهم کنیم که یکی از حالتهای اسپینی در انرژی منفی (حالت تحت قید ) و یکی دیگر دارای انرژی مثبت (حالت پراکنده) باشد. این نکته به ما می رساند که میتوانیم جریانهای اسپینی داشته باشیم که بدون اعمال اثر راشبا و تنها با حضور ناخالصی هیدروژنی میسر نبود. جوابهای بدست آمده در این روش را با جوابهایی که در روش اختلال بدست می آیند مقایسه کرده ایم که در مقادیر کوچک ثابت راشبا انطباق عالی وجود دارد .در بحثی دیگر ابتدا برای یک نانو سیم کوانتومی با طول بینهایت و عرض چند نانو متر هامیلتونی ناخالصی هیدروژنی را به روش دقیق حل کرده سپس اثر اسپین- مدار راشبا را به عنوان اختلال وارد میکنیم که جوابهای بدست آمده انطباق خوبی با روش تحلیلی دارند. در مرحله بعد همین مراحل را برای گاز دو بعدی الکترونی به اجرا می گذاریم. که در آن برای حالت پایه مشاهده می شود که شکافتگی تبهگنی وجود نداشته ولی برای لایه دوم تبهگنی ها شکافته می شود .

در این پایان نامه شبکه کووالان آیزینگ با توزیع وابسته به دمای پیوندهای دوترازه معرفی شده و خواص ترمودینامیکی آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این سیستم برانگیختگی گرمایی پیوندها به صورت ناخالصی عمل می کند. این ناخالصی کاتوره ای و از نوع غیر فریز شده می باشد. با بهره گیری از روش پتانسیل شیمیایی تابع پارش بزرگ سیستم برحسب مدل آیزینگ با شبکه ای مشابه اما بدون ناخالصی بیان می شود. اثر برانگیختگی گرمایی پیوندها در یک بعد و دو بعد مورد مطالعه قرار گرفت. در یک بعد گذار فازی در شبکه کووالان آیزینگ مشاهده نشد ولی ناخالصی باعث افزایش انرژی و بالا رفتن قله ظرفیت گرمایی نسبت به شبکه آیزینگ خالص می شود. در دو بعد مشاهده شد که این برانگلیختگی باعث پایین آمدن دمای گذار فاز در شبکه دو بعدی و همچنین تغییر واگرایی لگاریتمی در ظرفیت گرمایی شبکه آیزینگ خالص می شود در سه بعد رفتار بحرانی این مدل برحسب نتایج حاصل از شبیه سازی مونت کارلو سیستم آیزینگ خالص با اندازه محدود مورد بررسی قرار گرفته است. با به کارگیری روش تصحیح اندازه محدود روی پذیرفتاری و کیومولنت مرتبه چهارم نماهای بحرانی به طور تقریب اندازه گیری شده است. مشاهده می شود که با وجود ناخالصی نماهای بحرانی به دست آمده با آنچه از روابط فیشر انتظار می رفت در توافق هستند.

اکسید ایندیوم in2o3 بطور ذاتی یک نیمه رسانای شفاف است که خواص الکتریکی واپتیکی آن رامی توان با افزودن ناخالصی به آن تغییر داد. این خواص به نوع ناخالصی حساس اند و با افزودن ناخالصی به آن به رسانایی بالاتر و مقاومت سطحی کمتر می رسیم. برای مثال افزودن قلع به آن سبب می شود بخاطر چگالی بالای الکترونهای آزاد در باند رسانش رفتار شبه فلزی از خود نشان دهد. اکسید ایندیوم قلع به این دلیل که به طور هم زمان دارای رسانندگی وشفافیت بالایی می باشد ، برای برنامه های کاربردی مختلفی مورد استفاده قرارمی گیرد ودر حال حاضر بخش اساسی تکنولوژی مدرن اپتو الکترونی را تشکیل می دهد. دراین پایان نامه به معرفی تقریب های بکار گرفته شده جهت حل معادله شرودینگر بس ذره ای پرداخته و با استفاده از نظریه تابعی چگالی و بکارگیری رهیافت fp- lapw ، تقریب ggaو پتانسیلmbj با استفاده از کد کامپیوتری wien2k خواص الکترونی دو ترکیب sno2 و in2o3 را بررسی می کنیم و با وارد نمودن ناخالصی sno2به in2o3 ،خواص اکسیدایندیوم قلع (ito) را مورد بررسی قرار می دهیم. نتایج بدست آمده از انرژی پتانسیلmbj در مقایسه با سایر نتایج محاسباتی در توافق بسیار خوبی با مقادیر تجربی قرار گرفت. مقدار گاف برای ترکیبات in2o3وsno2، به ترتیبev 08/3 و ev68 /3 محاسبه گردید که بصورت قابل توجهی به مقادیر تجربی آنها که به ترتیبev 1/3 و ev6/3 هستند نزدیک بود. افزودن ناخالصی اکسید قلع به اکسید ایندیوم، همانطور که انتظار میرفت باجایگزینی اتم sn+4 در مکان اتم in+3 باعث افزوده شدن یک الکترون آزاد به شبکه میگرددکه با افزایش ناخالصی به میزان ده درصد باعث بروز رفتار فلزی این ترکیب می شود.

ما در این رساله ضمن توضیح خصوصیات کلی مدل چرخشی برای فهمیدن خواص دینامیکی بهمن ها آنها را به اجزای کوچکتری تقسیم بندی کردیم. ما رفتارهای فضا زمانی این رویدادها را در مدل btw بررسی کرده وبا تقسیم بندی بهمن ها به دو نوع ساده و پیچیده نشان دادیم که علت عدم رعایت مقیاس بندی اندازه ی محدود این مدل? رفتار مقیاسی کاملا متفاوت این دو نوع بهمن است.

در این پایان نامه به بررسی یادگیری در مدل ساده ی dhan می پردازیم. این مدل بیانگر یک سیستم دینامیکی عصبی پیچیده است که خواص کلی یک سیستم شناختی ساده را داراست. این مدل بر اساس مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل غیر خطی ای که بر روی یک شبکه ی پیچیده سوار شده، سازمان دهی شده است. این مدل که یک سیستم دینامیکی پیچیده را نشان می دهد دارای خواص کلی یک سیستم شناختی ساده است که دینامیک حالت های گذرا از جمله فرآیند تفکر مستقل را نشان می دهد و به خوبی حافظه را در میان خصوصیات مهم دیگر جای می دهد. در این مدل تناظر یک به یک بین رفتار سیستم و رفتار دینامیکی شبکه های عصبی در آن مد نظر نبوده است. بررسی یادگیری در این مدل، که می توان آن را به عنوان یک سیستم شناختی عصبی ساده در نظر گرفت، درک صحیح تری از رفتارهای جمعی یاخته های عصبی به ما می دهد و باعث می شود تا خصوصیات کلیدی ساختار عصبی که نقش بسزایی در این فرآیند دارند را بهتر بشناسیم و سعی خواهیم کرد تا در چهار چوب مدل dhanوخصوصیات آن، این نحوه ی رفتار یادگیری را توجیه کنیم.

با استفاده از شبیه سازی به روش مونت کارلو ، ویژه گی های گذار فاز ترمودینامیک مانند دمای گذار فاز، مرتبه گذار فاز و... برای مدل آیزینگ با برهمکنش چهار اسپینی (پلاکت) در دو و سه بعد را مطالعه کرده ایم. با تعریف یک پارامتر نظم مناسب برای مدل پلاکت دو بعدی نشان خواهیم داد رفتار بحرانی مدل پلاکت در دو بعد همسان با مدل آیزینگ یک بعدی است. البته تعمیم این پارامتر نظم به مدل سه بعدی امکان پذیر نیست. اما شواهدی وجود دارد که نشان می دهد مدل پلاکت سه بعدی می تواند در طبقه بندی مدل پاتس با تبهگنی شدید حالت پایه قرار گیرد. همچنین با محاسبه دمای کازمن، دمایی که در آن اختلاف آنتروپی مایع و بلور به صفر میل می کند، نشان خواهیم داد گذار شیشه ای مشاهده شده در مدل پلاکت سه بعدی نمی تواند گذار شیشه ای آرمانی محسوب شود. این نتیجه ادعاهای قبلی در مورد بروز گذار شیشه ای آرمانی در مدل پلاکت سه بعدی را جدا زیر سوال می برد.