پدیده ی انتشار امواج کلاسیکی در محیط های ناهمگن و بی نظم در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است: یکی از روش های غیر مخرب مطالعه ی محیط های ناهمگن و بی نظم بررسی پدیده ی پخش موج در چنین محیط هایی است. در بسیاری از مسائل، ویژگی های فیزیکی کاتوره ای ( مانند رسانایی، ضریب دی الکتریک، ثابت های کشسانی ) در دو نقطه ی مجزا همبسته هستند. نتایج مربوط به تاثیر محیط ناهمگن همبسته بر امواج اسکالر آکوستیک انگیزه ای است برای بررسی انتشار امواج برداری الکترومغناطیس در محیط هایی که ضرایب دی الکتریک آن توزیع تصادفی و همبسته دارند. به همین منظور به بررسی روش تفاضلات نامحدود در حوزه ی زمان (fdtd) که روشی متداول در شبیه سازی عددی انتشار امواج برداری الکترومغناطیس در ماده است، می پردازیم.

در این پایان نامه سعی بر این است که برخی از خواص مکانیکی لایه های نازک کامپوزیت، متشکل از دو نوع ماده را مورد بررسی قرار دهیم. سیستم مورد مطالعه، سیستمی 1+1 بعدی از لایه های نازک کامپوزیت است که از دو نوع ماده ی ناهمجنس که به صورت ناهمگن توزیع شده اند، تشکیل شده است. خواص مکانیکی مورد مطالعه در این پایان نامه عبارتند از: بستگی ضرایب سختی موثر لایه های نازک به شکل توزیع و چگالی هر یک از مواد تشکیل دهنده و نیز بستگی این ضرایب به زبری فصل مشترک بین دو لایه ی نازک که از نهشت دو نوع ماده ی مختلف بر روی یکدیگر بدست آمده است. سیستم را به صورت شبکه ای از باندها و نقاط مدل کرده ایم که هم نیروهای مرکزی ناشی از تغییر فاصله بین نقاط و هم نیروهای باند-بندینگ ناشی از تغییر زاویه بین باندها را شامل می شود. برای محاسبه ی ضریب سختی موثر در یک لایه ی نازک کامپوزیت، با توزیع و چگالی مشخصی از هر یک از مواد تشکیل دهنده، از یک روش عددی مبتنی بر کمینه کردن انرژی سیستمی که تحت تاثیر کرنش کوچکی قرار گرفته است، استفاده می کنیم.

محدودیت دی اکسیدتیتانیوم (tio2) که یکی از پرکاربردترین فوتوکاتالیست ها می باشد، گاف انرژی بزرگ آن است. تلاش های بسیاری برای کاهش گاف انرژی tio2، به منظور قادر شدن آن به استفاده بیشتر از انرژی طیف نور خورشید، صورت گرفته است که از موثرترین آن ها آلایش tio2 با نیتروژن است. در این پژوهش تولید و آلایش tio2 با نیتروژن به روش سل-ژل که ساده، کارا و ارزان است و قابلیت صنعتی شدن دارد، انجام گرفته است. لایه های نازک tio2 و n-tio2 بر روی زیرلایه شیشه ای توسط روش لایه نشانی چرخشی ساخته شده اند. به منظور بررسی بیشتر نمونه های پودری tio2 و n-tio2 نیز ساخته شد. نمونه های پودری توسط آزمایش های: پراش پرتوx، طیف سنجی های بازتاب پخشی و تبدیل فوریه مادون قرمز، همچنین آزمایش مساحت سطح ویژه (bet) و توزیع اندازه تخلخل بررسی شدند. نمونه های لایه نازک نیز توسط آزمایش های ضخامت سنجی، میکرسکوپ نیروی اتمی، طیف سنجی (uv-vis) و بررسی اثر آب دوستی به وسیله آزمایش زاویه سنجی بررسی شدند. سپس خاصیت فوتوکاتالیستی نمونه ها به وسیله تجزیه آلودگی متیلن بلو و متیل اورنج بررسی شدند. دی اکسیدتیتانیوم آلاییده با نیتروژن نسبت به نمونه خالص نتایج آب دوستی و فوتوکاتالیستی بهتری تحت نور ماورای بنفش نشان داده است.

بخاطر اهمیتهای تکنیکی و علائق بنیادی، تاشهای فراوانی برای فهم مکانیزم رشد لایه های نازک و چگونگی دینامیک ناهمواری سطوح رشد کننده در تنیکهای مختلف صورت گرفته است. در این پایان نامه لایه های نازک پنتا اکسید وانادیم بر روی زیر لایه سیلیکن (100) به روش تبخیر حرارتی رشد داده شد. ناهمواری سطوح بوسیله میکوسکپ نیرو اتمی ‏‎(afm)‎‏ مشخص شد. نماهای زبری و دینامیک لایه ها، با محاسبه تابه همبستگی ارتفاع - ارتفاع، نشان داد که آمار افت و خیز ضخامت مالتی فرکتال نیست.