نیمه رسانای سولفید روی zns، از مهم ترین نیمه رساناهای ترکیبی گروه ii-vi است. zns دارای گاف نواری مستقیم و پهن است که در دمای اتاقev 68/3 می باشد، شعاع بوهر اکسیتون آن کوچک وnm 5/2 است. از نظر تکنولوژی نیز نیمه رسانای مهمی است وکاربردهای مختلفی از قبیل قطعات اپتو الکترونیکی، دیودهای گسیل کننده نور، قطعات الکترولومینسانس، سلول های فوتو ولتاییک، پنجره های فروسرخ ، سلول های خورشیدی ، حوزه های فوتوکاتالیستی و سنسور های اپتیکی دارد. در این پایان نامه نانو ذرات نیمه رسانای سولفید روی در ماتریس پلیمری pva به روش شیمیایی مرطوب تهیه شدند. در نانو ذرات نیمه رسانا خواص اپتیکی شدیدا به اندازه ذرات وابسته است، بنابراین تغییر غلظت واکنش گرها، ph و دما موجب گردید تا نانو ذراتی با اندازه های دلخواه به دست آید. خواص اپتیکی و گاف انرژی ذرات با استفاده از طیف جذب مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختار بلوری آنها نیز توسط پراش اشعه ایکس بررسی شده است. اندازه ذرات با استفاده از رابطه دبای شرر محاسبه شده است. همچنین نمونه های تهیه شده در درصد بالای pva خواص اپتیکی خوبی را از خود نشان ندادند. خواص نورتابی نمونه ها با استفاده از آنالیز فوتولومینسانس انجام شد. نتایج به دست آمده از طیف گسیل ، وابستگی نورتابی به دما را تایید کرد. پیک پهنی که در طیفpl مشاهده می شود ناشی از حالت های سطحی و تله هاست. نتایج حاصل از xrd نشان می دهد که ساختار نانو ذرات تهیه شده، مکعبی است و افزایش دما موجب بهتر شدن خاصیت کریستالی نمونه ها می شود. تغییر ph نشان داد که می تواند عامل موثری در تشکیل و اندازه و خواص اپتیکی نانو ذرات باشد و بهترین ph برای نمونه های تهیه شده ph=6 بوده است. در قسمت تئوری، با جمع آوری و مرور بر روی مقالات گزارش شده از نانو ذرات zns که به روش های مختلفی تهیه شده بودند، به بررسی ارتباط بین انرژی گاف و جرم موثر کاهش یافته با استفاده از تقریب جرم موثر و مدل نواری هایپربولیک و مقایسه این دو مدل پرداختیم. مقایسه این دو مدل، نشان داد که مقدار جرم موثر کاهش یافته با حالت کپه ای کاملا متفاوت است.

در حال حاضر مواد نانوساختار به واسطه اندازه کوانتومی و اثر سطحی مورد توجه قرار گرفته اند چون خواص منحصر بفرد آنها با حالت کپه ای تفاوت بسیار زیادی دارد. در این میان تحقیقات وسیعی بر روی نانوذرات cds به دلیل گاف نواری کوچک و ظهور اثرات کوانتش اندازه و همچنین توانایی نانوذرات cds در مقیاس ماکروسکوپیک برای مشخصه یابی های مختلف صورت گرفته است. cds کپه ای در ناحیه سبز – زرد مرئی طیف جذبی دارد لذا به عنوان ماده پنجره ای در سلول های خورشیدی به کار می رود. در این رساله، نانوذرات cds آلائیده با مس و آهن (cds:cu و cds:fe) با استفاده از روش سنتز شیمیایی مرطوب از طریق ترکیب واکنش گرها در حلال آبی دو بار تقطیر شده تهیه شده اند. تیوگلیسرول (tg) و مرکاپتوپروپانوئیک اسید (mpa) به عنوان عامل پوششی مورد استفاده قرار گرفته اند. خواص ذرات با استفاده از جذب uv، طیف سنجی فوتولومینسانس (pl) و آنالیز طرح پراش اشعه ایکس (xrd) مورد بررسی قرار گرفته اند. گاف نواری و اندازه نانوذرات با استفاده از طیف جذبی و تقریب جرم موثر (ema) محاسبه شده اند. تأثیر غلظت مس و آهن بر روی خواص اپتیکی نانوذرات cds مورد بررسی قرار گرفته اند. طیف pl نشان می دهد که شدت طیف نشری با افزایش غلظت مس کاهش می یابد در حالیکه این شدت با افزایش غلظت آهن افزایش می یابد. همچنین اندازه ذرات می تواند با تغییر غلظت tg و mpa کنترل شود و شدت pl با افزایش غلظت عامل پوششی افزایش می یابد. ph نقش بسیار مهمی را در رشد نانوذات بازی می کند. توزیع اندازه تک پراکننده تر در محیط اسیدی به دست می آید هر چند طیف pl نشان می دهد که بالاترین شدت مربوط به ph?7 است. در ماندگی نانوذرات به واسطه پدیده تکامل استوالد علاوه بر افزایش اندازه نانوذرات یک توزیع اندازه پهن نیز وجود دارد. الگوی xrd نانوذرات آلائیده ساختار کریستالی هگزاگونال را در دمای اتاق نشان می دهد.

پلاسمون سطحی نوسانات تجمعی بار در فصل مشترک فلز و دی الکتریک است. حالت های مختلف پلاسمون سطحی، از انتشار آن در سطح فلز تا پلاسمون سطحی جایگزیده در نانوذرات فلزی مورد بررسی قرار گرفت. برانگیختگی پلاسمون سطحی مسئول خواص نوری منحصر به فرد نانوساختارهای فلزی است. در حد تقریب شبه ایستا هنگامی که اندازه نانو ذرات فلزی در مقایسه با طول موج نور فرودی بسیار کوچکتر باشد، از اثرات تاخیری فاز در سطح ذره می توان چشمپوشی نمود. در این حد نانوذرات بیضی گون با داشتن سه محور دارای تانسور قطبش پذیری دوقطبی در امتداد هر محور هستند. هنگامی که اندازه نانوذره افزایش می یابد اهمیت اثرات تاخیری بیشتر و بیشتر می شود. جابه جایی ابر الکترونی همگن نبوده و درجه های بالاتر قطبش نیز القا می شود. این پدیده توسط تئوری mie به خوبی توصیف می شود. در این تئوری سطح مقطع پراکندگی و خاموشی بر حسب بسط سری هارمونیک های کروی بدست می آید. تئوری mie در تقریب درجه اول آن برای توصیف پلاسمون سطحی و خواص نوری نانو پوسته های فلزی مورد استفاده قرار گرفت. در اینجا ما از تئوری mie برای محاسبه طیف خاموشی نانوذرات کروی فلزی و نانو پوسته ها استفاده کرده ایم. نشان داده شده است که پوسته نازک فلزی به روی هسته کروی دی الکتریک، دارای دو تشدید پلاسمون سطحی مربوط به سطح داخلی و خارجی پوسته است. ما برای نانوذرات بیضی گون از تقریب شبه ایستا برای توصیف پلاسمون سطحی استفاده کرده ایم. این تقریب نشان می دهد پلاسمون سطحی به دو قسمت تقسیم می شود (طولی و عرضی). با افزایش نسبت محور بزرگ به محور کوچک در نانوذره دوکی شکل فرکانس پلاسمون سطحی مد طولی به سمت انرژی کمتر و مد عرضی آن به سمت انرژی بیشتر جابه جا می شود.

در این پروژه، نانو ذرات اکسید روی آلاییده با منیزیم، به روش ساده و دقیق رسوب شیمیایی سنتز شده و اندازه کوچکترین نانو ذرات تهیه شده با استفاده از روش دبای شرر و آنالیز tem در حدود 6 نانومتر محاسبه شده اند. اثر پارامترهای مختلف مانند درصد آلاییدگی منیزیم و دمای بازپخت، برروی اندازه و شکل ظاهری ذرات تولید شده، مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام مراحل آزمایش ph در 13 ثابت نگه داشته شد، چون تغییر ph موجب تولید نانومیله ها از نانو ذرات می شوند. نتایج بدست آمده از آنالیز های مختلف از قبیل پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف جذبی ماورای بنفش ( uv)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) نشان می دهند که افزایش آلاییدگی منیزیم، باعث افزایش انرژی گاف و کاهش قطر نانو ذرات تولید شده می شود. همچنین با جایگزین شدن اتم های منیزیم بجای اتمهای روی، تعداد اتمهای روی در شبکه کم شده و سطح مقطع گونه های جذب کننده پرتو uv کاهش پیدا می کنند. در نتیجه از مقدار جذب کاسته می شود. طیف نمایی eds وجود منیزیم را در نانو ذرات تولید شده تایید می کند. همچنین نتایج بدست آمده حاکی از افزایش قطر نانو ذرات با افزایش دمای باز پخت است .

مدل آیزینگ یکی از پرکاربردترین مدل ها در مکانیک آماری است که می تواند گذار فاز در بسیاری از سیستم ها در عدم حضور میدان خارجی و یا تحت تاثیر میدان مغناطیسی عرضی، طولی خارجی و یا میدان کریستالی، را توضیح دهد. در این کار مدل آیزینگ اسپین-1 با برهمکنش های کاتوره ایی تحت تاثیر میدان مغناطیسی عرضی خارجی مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر میدان عرضی خارجی و همچنین میزان احتمال غلظت آلایندگی p، دمای بحرانی، نمودار های گذار فاز، مغناطش طولی و عرضی و همچنین پذیرفتاری مغناطیسی بر حسب دمای بحرانی برای دو شبکه مکعبی ساده با عدد هماهنگی 6 و شبکه مکعبی مرکز حجمی با عدد هماهنگی 8 در چهارچوب کلی تئوری میدان موثر و با استفاده از روش توزیع احتمال بررسی شده است. یکی از بارزترین دستاوردهای این تحقیق مشاهده دو خط گذار فاز برای گستره از مقادیر غلظت آلایندگی p در برخی از نمودار های گذار فاز و همچنین ظهور رفتار بازگشتی فاز از تقارن کمتر به تقارن بیشتر با کاهش تدریجی دما برای مقادیر منفی ? (نسبت دو ثابت برهمکنش تبادلی فرومغناطیس و ناخالصی) می باشد.

در دهه ی گذشته، نانوبلورهای نیمه رسانا به دلیل نظریه تحدید کوانتومی، هم در تحقیقات تئوری و هم در کارهای تجربی علاقه زیادی را به خود جذب کرده اند. از این میان نانو ذرات cdsبه عنوان مهمترین نیمه رسانای گروه ii–vib، به دلیل ویژگی های بی نظیر اندازه و شکلش بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. نانو ذرات cds، به دلیل ویژگی های غیر معمول فوتوالکتریکی مانند فوتو کاتالیکی و خواص اپتیکی غیر اپتیکی، کاربرد فراوانی در سلول های خورشیدی، دایود های گسیل دهنده نوری و برچسب های بیولوژیکی دارند. به منظور بهتر کردن کاربرد cds با پایدار کردن ویژگی های شیمیایی و فوتو شیمیایی آن، اصلاح سطوح . نانو ذرات cds لازم است. برای بهتر پوشاندن سطح نانو بلورهای cds، zns با انرژی گاف بالاتر (ev 5/3) و عدم تطابق شبکه کمتر گزینه مناسبی می باشد. در این پایان نامه نانوذرات پوسته/هسته cds/zns به دو روش میسل معکوس و سنتز شیمیایی مرطوب سنتز شده است. در روش سنتز شیمیایی مرطوب اثر ph بر روی هسته cds و تغییر غلظت پوسته zns بر خواص اپتیکی و ساختاری نانوذرات cds مورد بررسی قرار گرفت. گاف انرژی و اندازه ی نانوذرات با استفاده از طیف جذب، تقریب جرم موثرema) ( و xrd محاسبه شده است. گسیل لبه نواری تنها در طیف pl نانوذرات پوسته/هسته cds/zns مشاهده شد و بیشتری نورتابی مربوط به نسبت 2]= [cds]/[zns می باشد. نتایج حاصل از پراش اشعه ی ایکس برای نمونه های تهیه شده در دمای اتاق و دمای 100 درجه سلسیوس فاز بلوری مکعبی را نشان داده است. نتایج حاصل از edx بیانگر خلوص بالا نانوذرات cds/zns می باشد و طیف ftir پوشانیده شدن سطح نانوذرات توسط مولکول mpaرا به خوبی نشان می دهد. در تصویر tem نانوذرات cds و cds/zns، کوچک بودن نانوذرات مشهود است و مقداری انبوهش در تصویر دیده می شود. در روش میسل معکوس، طیف xrd نمونه ها بیانگر ساختار هگزاگونال می باشد.

یکی از شاخه های فناوری نانو ، ساخت و مطالعه نانو ذرات فلزی در شکل ها و اندازه های مختلف است . خواص منحصر بفرد اپتیکی نانو ذرات فلزی به خصوص فلزات نجیب ، موجب استفاده آن ها در حسگر های زیستی و شیمیایی ، سلول های خورشیدی و نانو آنتن ها شده است . خواص اپتیکی نانو ذرات با توجه به شکل و اندازه آن ها تغییر می کند . از جمله عوامل موثر در خواص اپتیکی نانو ذرات فلزی ، بر انگیختگی پلاسمون سطحی جایگزیده در آن ها است . از جمله تفاوت پلاسمون سطحی در دو ناحیه نیمه بینهایت فلز و دی الکتریک ، با پلاسمون سطحی جایگزیده در این است که فرکانس پلاسمون سطحی جایگزیده در نانو ذرات فلزی به بردار موج نور فرودی وابسته نیست و تنها با تغییر شکل ، اندازه و محیطی که نانو ذرات در آن قرار دارند ، تغییر می کند . در حد شعاع های کو چک در مقایسه با طول موج نور فرودی از تقریب شبه ایستا برای بررسی تاثیر شکل بر فرکانس پلاسمون دو قطبی در نانو ذرات شبه کروی ، می توان استفاده کرد . بررسی دقیق تر پلاسمون سطحی جایگزیده در شکل کروی از طریق تئوری mie امکان پذیر است . با استفاده از تئوری mie علاوه بر مد دو قطبی پلاسمون سطحی ، می توان درجه های بالاتر قطبش (پلاسمون سطحی چند قطبی ) را نیز مورد برسی قرار داد . جواب های مختلطی که از طریق حل عددی رابطه بین فرکانس پلاسمون سطحی در نانو ذرات نسبت به شعاع آن ها به دست آمد ، نشان دهنده ی میرایی نوسانات پلاسمون سطحی در فر آیند های مختلف است . پلاسمون سطحی در فر آیند های مختلف جذب و تابش میرا می شود . سهم میرایی ناشی از تابش در ذرات بزرگ ، بیشتر است . میرایی پلاسمون سطحی سبب پهن شدگی طیف جذب ، پراکندگی و خاموشی در نانو ذرات می شود . در این پایان نامه تشدید پلاسمون سطحی در آرایه ی یک بعدی از نانو ذرات کروی شکل طلا و نقره با روش تقریب دو قطبی مجزا و با استفاده از بسته نرم افزاری ddscat در دو مد طولی و عرضی مورد مطالعه قرار گرفت . در آرایه ای از نانو ذرات کروی شکل طلا و نقره ، فرکانس تشدید پلاسمون سطحی به شکل نانو ذرات ، تعداد نانو ذرات در یک آرایه ، فاصله نانو ذرات از یکدیگر ، محیطی که نانو ذرات در آن قرار دارند و نیز به جنس نانو ذرات بستگی دارد . با رسم نمودار بازده سطح مقطع خاموشی به این نتیجه می رسیم که در حالت مد طولی ، با افزایش فاصله میان نانو ذرات ، جابه جایی آبی (blue shift) رخ می دهد یعنی تشدید پلاسمون سطحی در طول موج های کوتاه تر و انر‍‍‍ژی بیشتر ‍‍ رخ می دهد . در حالی که در مد عرضی تغییر فاصله میان نانو ذرات ، تاثیر چندانی بر طول موج مربوط به تشدید پلاسمون سطحی ندارد و در این حالت با کاهش فاصله میان نانو ذرات ، تعداد پیک تشدید افزایش می یابد . هم چنین در یک آرایه یک بعدی از نانو ذرات کروی شکل با افزایش تعداد نانو ذرات در مد طولی ، جابه جایی قرمز (red shift) رخ می دهد یعنی تشدید پلاسمون سطحی در طول موج های بلندتر و انر‍‍‍ژی کمتر رخ می دهد ، تعداد پیک های تشدید و نیز پهن شد گی پیک ها نیز افزایش می یابد . در حا لی که در مد عرضی ، با افزایش تعداد نانو ذرات در یک آرایه ، طول موج مربوط به تشدید پلاسمون سطحی تغییرات خیلی کمی دارد و تعداد پیک های تشدید نیز تغییر چندانی نمی کند و این یکی از ویژگی های مهم مد عرضی است که در آن تشدید پلاسمون سطحی به بر هم کنش بین ذره ای مر بوط نمی باشد . جنس محیط احاطه کننده آرایه ی نانو ذرات کروی شکل نیز روی تشدید پلاسمون سطحی جایگزیده شده موثر است . در این جا ما تاثیر محیط را روی نمودار بازده سطح مقطع خاموشی بررسی کرده و به این نتیجه رسیدیم که با افزایش ضریب شکست محیط احاطه کننده نانو ذرات در یک آرایه ، جابه جایی قرمز ( red shift) رخ می دهد یعنی تشدید پلاسمون سطحی به طول موج های بلند تر و انر‍‍‍ژی کمتر میل می کند . هم چنین با افزیش ضریب شکست ، میزان بازده خاموشی افزایش می یابد . تشدید پلاسمون سطحی در آرایه ی 30 تایی از نانو ذرات طلا مورد بررسی قرار گرفت و به این نتیجه رسیدیم که در این حالت سطح مقطع جذب خیلی بیشتر از سطح مقطع پراکندگی خواهد بود و این به دلیل افزایش بر هم کنش بین ذره ای و افزایش جاذبه هسته و نیروی کولنی می باشد . در این مورد پراکندگی نور تابیده شده صفر می شود و تمام نور فرودی جذب خواهد شد . تشدید پلاسمون سطحی در آرایه غیر کروی (بیضی گون) از نانو ذرات طلا نیز مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که در مد طولی با افزایش فاصله میان نانو ذرات ، جابه جایی آبی (blue shift) رخ می دهد و تشدید به سمت طول موج های کوتاه تر و انرژی بیشتر میل می کند.

در این پایان نامه نانوذرات ابرپارامغناطیس هسته-پوسته اکسید آهن-کربن (fe3o4/c) با روش دو مرحله ایی تولید شدند. ابتدا نانو ذرات fe3o4 با روش هم رسوبی و به دو طریق تهیه شدند. در روش اول عامل رسوب دهنده به محلول یونهای آهن افزوده شد (روش الف) و در روش دوم محلول یونهای آهن به عامل رسوب دهنده اضافه گردید (روش ب). اثر بازپخت در سه دمای مختلف 250، 350 و ?c450 و همچنین اثر دو نوع سورفکتانت و یک نوع عامل پوششی روی خواص ساختاری و مغناطیسی نانوذرات سنتز شده مورد بررسی قرار گرفت. سپس پوسته کربنی با روش هیدروترمال روی نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4 نشانده شدند، سهولت این روش قابل توجه می باشد. خواص ساختاری، پیوند های مولکولی، ریخت شناسی و مغناطیسی ذرات به ترتیب با استفاده از طیف سنجی پراش پرتو ایکس (xrd)، تبدیل فوریه فروسرخ (ft-ir)، میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی(tem) و مغناطیس سنجی(vsm) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4 باساختار اسپینل معکوس تشکیل شده است. اندازه کریستالی نانوذرات 10.6 نانومتر است که سورفکتانت ها و عامل پوششی استفاده شده، با کنترل زمان رشد باعث کوچک شدن اندازه کریستالی آنها شده اند. نتایج حاکی از آن است که بازپخت نانوذرات fe3o4، اندازه کریستالی و مغناطش اشباع (ms) آنها را افزایش می دهد. همچنین نتایج بیانگر آنست که کربن به شکل یک لایه آمورف نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4 را پوشانده است. اندازه کریستالی نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4 قبل و بعد از پوشش دهی با کربن به ترتیب 6.6 و 10.5 نانومتر بدست آمده است. وجود پوسته ی کربنی روی نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4، باعث می شود مقدار ms از emu/g49 به emu/g41 کاهش یابد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی نشان می دهد که ساختار پوسته-هسته تشکیل شده است.

امروزه سلول های خورشیدی دارای بازده کافی نمی باشند و برای ساخت به منظور تولید الکتریسیته در مقیاس بزرگ، بسیار گران هستند. پتانسیل موجود در تکنولوژی نانو می تواند درهایی را برای تولید سلول های خورشیدی ارزان تر و با بازده بیشتر، بگشاید. پلاسمونیک گرایشی است که امکان استفاده از ویژگی های فلزات در مقیاس نانو را فراهم می آورد. در میان مطالعات فراوان در زمینه پلاسمون، کاربرد آن در زمینه سلول های خورشیدی علاقه وافری را در این زمینه ایجاد کرده است. فلزات دارای پلاسمون های سطحی می باشند که نوسان تجمعی الکترون های آزاد برانگیخته است و توسط فرکانس تشدید مشخص می شوند. آن ها می توانند بر سطح نانوذرات فلزی، جایگزیده شوند و یا در سطوح تخت فلزات انتشار یابند. تشدید فلزات نجیب اغلب در ناحیه مرئی و یا ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی که گستره ی مورد علاقه کاربرد های فتوولتائیک می باشد. تشدید پلاسمون سطحی، تحت تاثیر اندازه، شکل و ویژگی های محیط دی الکتریک اطراف است. در این پایان نامه با استفاده از روش تفاضل محدود در حوزه ی زمان، که یکی از روش های حل معادلات ماکسول در هندسه ی مختلط می باشد، به شبیه سازی یک سلول خورشیدی سیلیکون کریستالی که بر روی آن نانوذرات فلزی توزیع شده اند می پردازیم و پارامترهای مختلفی مانند جنس، شکل، دوره و فاصله نانوذرات از زیرلایه و تاثیر آن بر خواص جذبی سلول را مورد بررسی قرار می دهیم.

روش سل –ژل یکی از روشهای مهم و پرکاربرد در صنعت و علوم مختلف است و حتی دارای کاربردهای مهمی در نانو تکنولوژی دارد. در نانو تکنولوژی سل-ژل را جز روشهای پایین به بالا می دانند. سل-ژل روشی است که در آن برای تولید مواد از فاز محلول استفاده می کنند. در این روش مواد جامد، به عنوان مثال سرامیکها از طریق واکنشهای هیدرولیز (آبکافت) و چگالش از فاز مولکولی مایع ایجاد می‏شوند]1[. اولین گزارش مربوط به ابداع آن مربوط به سالهای دهه 1800 میلادی است و بطور گسترده در دهه 1930 میلادی مورد مطالعه قرار گرفت و در این سال بود که با تلاش‏های هارد ساختار شبکه سیلیکا ژل مورد قبول واقع شد. در فرایند سل-ژل شکل گیری شبکه ژل از فاز سل آغاز می شود. شکل گیری شبکه ژل از ذرات اثر قابل توجه ای بر روی خواص ماکروسکوپی مثل خواص چسبندگی، الاستیکی، رسانندگی و پایداری پراکندگی و ... دارد[2]. از این رو فهم بنیادی از عوامل مختلف که روی گذار سل ژل اثر می گذارند هم از لحاظ تئوری و هم از لحاظ عملی بسیار مهم است. در بررسی گذار سل به ژل ابتدا باید اجزای این گذار که شامل سل و ژل است را بطور کامل بشناسیم. کلوئیدها تعلیقی ناپیوسته‏ (فاز پراکنده شده‏ای) از ذرات کوچک در حدود یک تا هزار نانومتر هستند که می‏توان از نیروی گرانشی برروی آنها صرف نظر کرد. برهمکنش بین ذرات کلوئیدی از نوع نیروهای کوتاه‏برد مانند جاذبه واندروالس است. اینرسی فاز پراکنده شده بقدری کوچک است که می‏تواند نشان دهنده حرکت بروانی (یا پراکندگی براونی) باشد[3]. به وسیله تکانه‏هایی که از برخورد ذرات با یکدیگر یا با مولکول‏های محیط ایجاد می‏شود گام‏های تصادفی رخ می‏دهند. در تعریف سل می‏توان گفت که: سل تعلیق کلوئیدی جامد در مایع است. ایروسل تعلیق کلوئیدی ذرات جامد در گاز است، و امولسیون بصورت تعلیقی از ذرات مایع در یک مایع دیگر تعریف می‏شود. همه این نوع از کلوئیدها را می توان برای تولید پلیمرها، نانو ذرات، فیلم‏های نازک یا سرامیکها مورد استفاده قرار داد[4]. اندازه فاز پراکنده شده (ذرات) در محدوده مولکولهای میکروسکوپی تا اشیای ماکروسکوپی که با چشم غیر مسلح قابل دیدن نیستند، قرار می‏گیرند. قرار گرفتن در چنین محدوده‏ای باعث بروز خواصی برای این ذرات می‏شود. ویژگی حاصل از اندازه ذرات: صرف نظر کردن از نیروی گرانشی برروی ذرات. حفظ پراکندگی با حرکت براونی. تعریف شکل و اندازه برای ذرات. برای آشنایی بیشتر با ظاهر ساختار سل و تمایز قرار دادن با محلول می‏توان اثرتایندال را معرفی می‏کنیم: به پراکندگی نور توسط ذرات بسیار کوچک مخلوط، اثر تایندال گویند[5]. در شکل (1-1) می توان این اثر را مشاهده کرد. شکل 2-1: نمونه سمت راست یک محلول و نمونه سمت چپ یک سل است. با برخورد نور به ذرات سل می‏توان مسیر حرکت نور را تشخیص داد.[6] ژل شامل یک شبکه سه بعدی از ذرات است که فاز مایع در میان آن قرار گرفته است. ژل به وسیله نیروی واندروالس یا پیوند هیدروژنی بین ذرات سل و شکل گیری اتصالات زنجیره ای تولید می‏شود. اگر برهمکنش در تولید ژل از نوع کوالانسی باشد ژل روندی برگشت ناپذیر دارد، اما فرایند ژل شدن برای دیگر برهمکنش‏ها می‏تواند فرایندی برگشت پذیر داشته باشد[4]. در شکل (1-2) و (1-3) ساختار سل و ژل دو بعدی را می توان مشاهده کنید. در بسیاری از سیستم‏ها ژل را برای سنتز مواد مورد استفاده قرار می‏دهند. گذار سل به ژل از طریق هیدرولیز پیش ماده‏ها و چگالش مولکولهای هیدرولیز شده رخ می‏دهد. در شکل (1-4)رابطه کلی هیدرولیز و در شکل (1-5) رابطه کلی چگالش را مشاهده می‏کنید. شکل 1-4: رابطه کلی برای هیدرولیز شکل1-5: رابطه کلی چگالش مولکولهای هیدرولیز شده در فرآیند سل به ژل پیش ماده‏ها برای تهیه ترکیبات کلوئیدی اغلب عناصر فلزی یا شبه فلزی هستند که به وسیله لیگاندهای مختلف محاصره می‏شوند. برای مثال پیش ماده‏های معروف برای اکسید آلومینیوم شامل نمک‏هایی مانندal?(no_3)?_3 و یا al?(oc_4 h_9)?_3 هستند. در حقیقت سل- ژل شامل دو مرحله است، ابتدا شکل گیری سل و سپس تغییر شکل سل به ژل [4]. بطور کلی دو روش مختلف برای شکل گیری ساختار ژل از سل وجود دارد. الف) ژل ذره‏ای: که با استفاده از شبکه‏ای از ذرات کلوئیدی ساخته می‏شود. ژل پلیمری: که با استفاده از ایجاد زنجیره پلیمری ساخته می‏شود. ‏فرایندی که برای شکل گیری ژل رخ می‏دهد به شکل سل وابسته است. سل می‏تواند بصورت محلول یا تعلیقی از ذرات کوچک باشد. در شکل (1-6) مکانیزمهای شکل گیری ژل را بصورت طرح وار مشاهده می‏کنید. تصویر ساده‏ای از ژل شدگی را می توان به این صورت بیان کرد که، خوشه‏ها به وسیله چگالش پلیمرها یا تجمع ذرات رشد می‏کنند با رشد، این خوشه‏ها به یکدیگر متصل می‏شوند و یک خوشه بزرگتر که ژل نامیده می‏شود را تشکیل می‏دهند. وسعت این خوشه بزرگ به اندازه کل سیستم (ظرف حاوی سل) است. با شکل گیری ژل گرانروی و ویژگی ارتجاعی ژل افزایش می‏یابد. گرانروی اندازه گیری مقاومت یک مایع به تغییر شکل مایع براثر تنش کششی یا برشی تعریف می‏شود. یکی از روشهای تجربی در اندازه گیری نقطه ژل شدگی استفاده از پاسخ سیستم به تنش‏ها می‏باشد، به طور مثال نقطه ژل شدگی را متناظر با مقدار معینی از گرانروی یا ویژگی ارتجاعی سیستم معرفی می‏کنند. مشکلی که در این روش وجود دارد این است که با تغییر شرایط پیش‏ماده‏ها سرعت افزایش ویژگی‏های ویسکوالاستیکی تغییر می‏کند[4]. ساده‏ترین مدل نظری که می‏توانیم برای سیستمی از ذرات در نظر بگیریم کره‏های سخت هم اندازه است. در حقیقت کره‏های سخت ایده‏آل، کاملا سخت وغیر قابل نفوذ هستند. در واقع ذرات کروی تا زمانی که به هم متصل نشده‏اند هیچ نیرویی به یکدیگر وارد نمی‏کنند اما زمانی که به یکدیگر تماس پیدا می‏کنند سختی آنها معنی پیدا می‏کند به این صورت که یک نیروی بسیار بزرگ از همپوشانی و تغییر شکل آن جلوگیری می‏کند. در تعیین رفتار فازی سیستم‏های متشکل از ذرات باید اثرات آنتروپی مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین می‏توانیم سیستم را با چگالی تعداد ذرات مشخصه یابی کرد، برای این کار کسرحجمی ذرات (کسر حضورذرات) را بصورت زیر تعریف می‏کنیم[7]: ?=4/3 ?a^3 n/v , که در آن n تعداد ذرات سیستم و a شعاع ذرات و v حجم سیستم است. کارهایی که فیزیک‏دان‏ها برای بررسی سیستم‏ها و توصیف آنها استفاده می‏کنند در شکل (1-7) بصورت طرح‏وار آورده شده است. برای فهم علمی از رفتار سیستم مورد مطالعه ما نیاز به مدلی برای برهمکنش در آن سیستم داریم . بنابراین ما نیاز داریم نتایج حاصل از آزمایش تجربی را با نتایج حاصل از شبیه سازی‏های عددی یا حل‏های تحلیلی (برای مدل‏هایی که حل تحلیلی برای آن وجود دارد) مدل مقایسه کنیم. در بعضی مواقع برای مدلهایی خاص ما نیاز داریم تا نتایج حاصل از حل تحلیلی و حل عددی را با هم مقایسه کنیم. سوالی که پیش می آید این است که، چگونه یک مدل بسازیم؟ در واقع مدل را با توجه به برهمکنشی که در سیستم واقعی ممکن است وجود داشته باشد، می‏سازیم. یکی از ساده ترین مدل در سیالات، سیستمی است با کره های سخت که برهمکنش بین ذرات آن جفت پتانسیل چسبنده است. روش های تجربی در بررسی سیالات بصورت اندازه گیری در مقیاس ماکروسکوپی مانند اندازه گیری دما، فشار وچگالی سیالات انجام می گیرد که می توان با استفاده از این اندازه گیری خواص ترمودینامیکی مورد نظر را بررسی کرد. و یا اندازه گیری در مقیاس میکروسکوپی مانند آزمایش پراکندگی پرتوی تابشی که با استفاده از آن می‏توان اندازه و موقعیت ذرات سیستم را محاسبه کرد. این اندازه‏گیری به سه روش انجام می‏شود، پراکندگی نوترون، پرا کندگی پرتو ایکس و پراکندگی نور لیزر[8] . 1-2شبیه سازی عددی شبیه سازی عددی برای سیالات کلاسیکی که اغلب آزمایش کامپیوتری خوانده می شود، معمولا به دو صورت انجام می شود. روش اول استفاده از روش دینامیک مولکولی و دیگری استفاده از مونت کارلو به روش متروپلیس است. در زیر بطور خلاصه اصول این دو روش را بیان می کنیم. 1-2-1روش دینامیک مولکولی رفتار سیستم در این روش به گونه ای است که از زمان پیروی می‏کند. هر ذره در یک حالت از سیستم برحسب دما و توزیع ماکسول-بولتزمن متناظر با آن و مختصات تکانه معینی، قرار می گیرد. ذره‏ها در هر گام از زمان متناظر با نیرو حرکت می کنند، که این نیرو از پتانسیل برهمکنشی بین ذرات بدست می‏آید. در این روش محاسبه نیرو وقت‏گیر است، بنابراین از الگوریتمی استفاده می‏شود که نیروها را یک بار در هر گام حساب می‏کند. یک گام درست یک پیش بینی درست است، به روش ویرلت-استورمر حالت و تکانه جدید با انتگرال‏گیری از معادله نیوتن در هر مرحله از زمان بدست می‏آید. در این روش باید گام‏های کافی انجام گیرد تا به تعادل برسیم، سپس می توان خواص ترمودینامیکی را در زمان میانگین بدست آورد[9]. 1-2-2شبیه سازی مونت کارلو: در واقع روش مونت کارلو دسته‏ای از الگوریتم‏های محاسباتی برای سیستم‏های مختلف است. در واقع یک راه حل تصادفی برای حل مسئله در یک فرمول احتمالی مناسب است. قاعده کلی روش مونت کارلو را می توان بصورت زیر نوشت: تلاش برای جابجایی ذرات بصورت تصادفی انتخاب می‏شود. محاسبه انرژی همبستگی در پیکربندی جدید. اگر انرژی بدست آمده از پیکربندی قبلی کوچکتر باشد پیکر بندی قابل قبول است. اگر کمتر نبود با احتمال exp^((-?u?kt)) قابل قبول است. نتایج بدست آمده نشان داده است که پیکربندی بدست آمده با استفاده از این الگوریتم یک فضای فاز مناسب است. گسترش کدها برای شبیه سازی mc منجر به ساده تر شدن استفاده از شبیه سازی مونت کارلو در مقایسه با شبیه سازی md متناظر با آن شده است. نتیجه این کدها اجرای سریعتر در محاسبه‏ها است. یعنی شبیه‏سازی مونت کارلو معمولا به زمان کمتری برای اجرا نیاز دارد. روش mc را نمی توان برای سینتیک سیستم مورد استفاده قرار داد زیرا نمی‏توان داده‏های جنبشی را با استفاده از اجرای شبیه سازی مونت کارلو بدست آورد. این موضوع استفاده از این روش را محدود می کند[10]. 1-3مقدمه ای برتراوش : تراوش به پدیده هایی مربوط می شود که درآن خوشه ها از طریق اتصال ذرات رشد می کنند و گستردگی آن به اندازه سیستم مورد مطالعه بستگی دارد. مفهوم تراوش در مطالعه بسیاری از پدیده ها مورد استفاده قرار می گیرد مانند گسترش آتش در جنگل، گسترش لکه‏های نفتی، گذار سل-ژل در پلیمر شدن، جاری شدن مایع در محیط متخلخل، گذار فلز- عایق در جامدات بی شکل و .... مثال ساده ای که می توان برای نفوذ تعریف کرد مراحل تصادفی پرشدن مکان در شبکه مربعی n×n است. دو مکان پر شده در همسایگی شبکه را اتصال گویند و گروهی از مکان های متصل را شکل گیری خوشه گویند. در ابتدا خوشه های کوچک در شبکه ایجاد می شوند، با افزایش اشغال مکان ها و رسیدن به مقدار بحرانی که معروف به آستانه نفوذ است خوشه های کوچک به هم متصل شده و یک خوشه بی نهایت بزرگ را ایجاد می کنند. در شکل (1-8) شبیه سازی از شکل گیری خوشه وگذار را می توانید ببینید. شکل1-8: شکل گیری خوشه نامحدود را در آستانه نفوذ در شبکه مربعی دو بعدی نشان می دهد[11]. مثال دیگر از گذار، رسانندگی در ترکیب کردن مواد است که در آن پرکننده های فلزی در میان یک ماتریس عایق پراکنده می شوند. در کسر کم حضور پرکننده های فلزی، این پرکننده های جزایری منزوی در حد میکروسکوپیک ایجاد می کنند ولی مسیری برای عبور الکترون بین این جزایر وجود ندارد. رسانندگی بین جزایری با افزایش کسر حضور ذرات پرکننده ظاهر می شود. در آستانه نفوذ رسانندگی الکتریکی در میان ترکیبات به صورت ناگهانی ظاهر می شود. در دو مثال فوق یک سری تشابه وجود دارد که می توان به صورت زیر بیان کرد. 1)پدیده تراوش به صورت تصادفی رخ می دهد. در مثال اول با وجود منظم بودن شبکه پراکندگی مکان های پرشده تصادفی بود. 2)گذر تراوش در یک نقطه بحرانی رخ می دهد. 3)خواص سیستم (یعنی تعداد، اندازه و توزیع خوشه ها و ...) در آستانه تراوش به صورت شدید و چشم گیری تغییر می کند. این تشابه مشخصه ی پدیده های تراوش از لحاظ بنیادی و عملی است. در دو مثال فوق تفاوتی وجود دارد که ناشی از شبکه منظم برای مثال اول و فضای پیوسته و نظم غیر شبکه ایی برای مثال دوم است[11]. 1-3-2تراوش پیوستار یکی از قدیمی ترین کاربردهای مفهوم گذار تراوش را می توان در درک مقدار بحرانی در شکل گیری پیوندهای شیمیایی (کووالانت، اتصال عرضی و مونومرها و ...) برای شکل گیریی شبکه ی ژل از محلول مونومرها مشاهده کرد. نقش تراوش در تقویت پلیمر به ‏وسیله ی پیوندهای میله ای، میکروالیاف های سلولزی و نانوکریستال ها و همچنین به شکل صفحه ای و ذرات پرکننده می باشد. وجود گذار در تراوش در پلیمرها توسط وو وت و همکارانش از طریق اندازه گیری جریان شناختی پویا محاسبه شده است. مقیاس گذاری و بهنجارش برگشت پذیر روشی است که برای بیان سیمای عمومی از توان بحرانی پیوند برای خوشه ها در گذار استفاده می شود. اما در فهم کمیت هایی مانند اندازه کسر حجمی در آستانه ی تراوش باید برهم‏کنش بین ذره ایی، ساختار ذره و دامنه پیوند حاکم بر سیستم از نظر کوتاه بر بودن یا بلندبرد بودن مورد بررسی قرار گیرد. کاربرد تئوری تراوش در سیالات پیوسته را می‏توان با معرفی معادله‏ی اورنیستاین- زیرنیکا که معادله‏ای برای تعیین همبستگی (اتصال) بین ذراتی که متعلق به یک خوشه هستند، بیان کرد. بیشتر کارهای تئوری در این زمینه بر روی ذرات کروی در شرایط همگن انجام شده است[12].

از آنجا که zns یک نمونه از مواد با پهنای گاف بالا (eg=3.6 ev) از نیمه‏رساناهای گروه ii-vi است، به خاطر خصوصیات باند انرژی‏اش میزبان خوبی برای آلاییده شدن است . zns به طور تجاری برای وسایل الکترولومینسانس و فسفرسانس استفاده می‏شود. خصوصیات نانوبلورهای zns به طور قابل توجهی با ماده حجمی آن تفاوت می‏کند و نانوبلورهای آلاییده zns خواص نوری، الکتریکی، مکانیکی و مغناطیسی متفاوتی در مقایسه با مواد کپه‏ای از خود نشان می‏دهند. در این پایان‏نامه نانوذرات نیمه‏رسانای zns با آلاییدگی ni2+ در حلال آبی به روش رسوب شیمیایی تهیه شدند. برای جلوگیری از رشد ذرات و تثبیت اندازه ذرات از عامل پوششی mpa استفاده شد. غلظت‏های عامل پوششی و غلظت‏های محلول برای به دست آوردن غلظت‏های بهینه مورد آزمایش قرار گرفت. همچنین عواملی مانند درصد آلاییدگی، اثر دما نیز بررسی شد. خواص نورتابی نمونه‏ها با استفاده از آنالیز فوتولومینسانس انجام شد. اثر بازپخت که اندازه و بلورینگی نانوذرات را افزایش می‏دهد نیز روی نمونه‏ها بررسی شد. نتایج به دست آمده، وابستگی نورتابی به درصد آلاییدگی را تایید می‏کند. قله‏هایی که در بیناب pl ظاهر می‏شود ناشی از تهی‏جاها، حالت‏های سطحی و گذارهای مربوط به یون آلاییده می‏باشند. بیناب uv-vis وابستگی مقدار لبه جذب و گاف را به غلظت محلول و عامل پوششی نشان می‏دهد. در همه نمونه‏ها جابجایی آبی و کوچک‏تر شدن نانوذرات مشهود است. نتایج حاصل از بیناب xrd نشان می‏دهد که ساختار نانوذرات تهیه شده، مکعبی است. ذرات به دست آمده در حدود 10 نانومتر قطر دارند و با افزایش دمای بازپخت، بلورینگی بهتر شده و بلورک‏های zns تا 21 نانومتر رشد می‏کنند. افزایش دمای بازپخت موجب ناپایداری نانوذرات zns شده و ساختار آن را از مکعبی به هگزاگونال تغییر می دهد.

در این پروژه، نانوذرات اکسید روی آلاییده با فلز واسطه ی نیکل، به روش ساده و دقیق رسوب شیمیایی سنتز شده است. میانگین اندازه ی نانوذرات تهیه شده در حدود 20 نانومتر محاسبه شده اند. اثر پارامترهای مختلف مانند درصد آلاییدگی نیکل و دمای بازپخت، برروی اندازه و شکل ظاهری ذرات تولید شده، مورد بررسی قرار گرفته است. در تمام مراحل آزمایش ph در 9 ثابت نگه داشته شد. نتایج بدست آمده از آنالیز های مختلف از قبیل پراش اشعه ایکس (xrd)، طیف جذبی ماورای بنفش (uv)، طیف سنجی فوتولومینسانس (pl)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی (tem) نشان می دهند که افزایش آلاییدگی نیکل، باعث کاهش انرژی گاف و افزایش قطر نانوذرات تولید شده می شود. طیف نمایی edx وجود نیکل را در نانو ذرات تولید شده تایید می کند. همچنین با آلاییدن اکسید روی با نیکل یک خاصیت فرومغناطیسی ضعیف پدیدار می شود که با افزایش درصد آلاییدگی افزایش می یابد.

هدف این رساله، مطالعه و بررسی ویژگی های رفتار دمای پایین مدل قطب نمای کوانتومی بوده است. در حوز? برخی مواد مغناطیسی به ویژه عایق های مات، مدل قطب نمای کوانتومی یکی از مدل های بسیار موفق بوده و در تشریح پدیده های مربوط به این مواد بسیار سودمند است. در این مواد مغناطیسی ویژه، نظم های مداری، جهت مندی های فضایی خاص اتخاذ می نمایند که زمینه مطالعه و بررسی بسیاری از تحقیقات را فراهم آورده و در ده? اخیر مورد توجه بسیاری از محققان در حوز? فیزیک و شیمی قرار گرفته است. نسخ? یک بُعدی آن بر پایه تحقیقات صورت گرفته بر روی برخی مواد است که برهم کنش های قوی تری در راستای خاصی دارند. تحقیقات انجام گرفته در این رساله هم بر روی نسخ? یک بُعدی و هم روی نسخ? دو بعدی آن انجام گرفته است. ‎روش های به کار رفته در این رساله شامل روش تحلیلی مبتنی بر خواص تبدیلات عملگرهای فرمیونی بوده و روش های عددی شامل روش قطری سازی دقیق، روش گروه بازبهنجارش ماتریس چگالی و روش کوانتوم مونته کارلو‏ می باشد. ‎با بهره وری از روش های مذکور به مطالع? گذارهای فاز کوانتومی در مدل قطب نمای کوانتومی در حضور یک میدان مغناطیسی عرضی پرداخته شده است. میدان های بحرانی تعیین شده از طریق روش های تحلیلی با دقت بسیار بالایی منطبق با میدان های بحرانی منتج از نتایج آزمایشات عددی هستند. ‎در بررسی و مطالعه نظم های مغناطیسی مدل قطب نمای کوانتومی، به نقش میدان مغناطیسی به عنوان خالق یک نظم مغناطیسی و در عین حال نابود کنند? نظمی دیگر پرداخته می شود. ‎بخشی از رساله به تأثیر حضور گرما در قالب رفتار دمای پایین مدل قطب نمای کوانتومی پرداخته و رفتار جدید و غیر معمول مغناطش در دمای متناهی نشانه از رفتار غیرمعمول آنتروپی این مدل دارد. همچنین دسته ای دیگر از مطالعات به مطالعه و بررسی همبستگی های کوانتومی در چارچوب درهم تنیدگی ابراز گردیده است. بی تفاوتی برخی همبستگی های کوانتومی بین ذرات نسبت به فاصله از یکدیگر در یک زنجیره نمون? جالبی از رفتار کوانتومی ذرات در این مدل می باشد.

هدف این کار تولید نانو ذرات آلومینای خالص و آلائیده به نقره و روی به روش شیمایی مرطوب است. نانوپودر تهیه شده، با تغییر پارامترهای سنتز نیز مورد آنالیز قرار گرفت. سپس نانوپودر تهیه شده در دماهای 500، 550، 750، 900 و ?c950 کلسینه شد. برای مشخصه یابی ساختاری و اپتیکی نانو ذرات از پراش پرتو ایکس، بیناب نمایی تبدیل فوریه فرو سرخ، بیناب-نمایی فوتولومینسانس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و بیناب نمایی uv-vis استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که نانو ذرات کلسینه شده در دمای?c550 شامل ساختار چهارگوشی al2o3 است که میزان آَشفتگی تتراگونال با تغییر دمای تکلیس تا دمای ?c750 کاهش یافت و سپس با افزایش دما افزایش یافت. به نظر می رسد فاز دیگری که شباهت زیادی با ??al2o3 دارد به جای ساختار ?-al2o3 در سیر تغییر فاز? به? شکل گرفته است. بیناب xrd همچنین نشان داد که با افزایش ph و دمای تکلیس اندازه بلوری ذرات افزایش یافته است. به منظور بررسی وجود آب و گرو ه های oh در ساختار نانوذرات از آنالیز ft-ir استفاده شد. نتایج حاصل از بیناب نمایی ft-ir نشان داد که وجود گرو ه های oh در ساختار نانوذرات امکان پذیر است. بررسی طیف uv-vis نشان داد که آلومینا دارای گاف انرِژی مستقیم بین 5/4 تا 4/5 الکترون ولت است و همچنین با افزایش دمای تکلیس و ph، گاف انرژی کاهش یافت. نتایج بیناب نمایی فوتولومینسانس نیز نشان داد که نانوذرات آلومینا خواص لومینسانس بهتری را نسبت به حالت بالکی خود دارا هستند. علاوه بر این، نتایج حاصل از بیناب نمایی فوتولومینسانس نشان داد که عمده مراکز نورتابی مربوط به مرکز های مرتبط با گرو ه های oh، تهی جاهای اکسیژن (مراکز f، f2 و f2+) و مرکز های مرتبط با کمپلکس های [ali+f] است. مراکز کمپلکس های [ali+f] به واسطه جفت شدگی بالای اسپین– اوربیتال دارای ضریب عبور بین سیستمی بالایی هستند از این رو نقش عمده ای را در مواد فسفرسانس به علت گذارهای سه تایی-تک تایی ایفا می کنند.

در این پایان نامه با استفاده از روش تقریب دوقطبی مجزا و توسط نرم افزار ddscat به بررسی تشدید پلاسمون سطحی در نانوذرات تک و آرایه های یک بعدی و دوبعدی نانوذرات پرداختیم. عوامل موثر در تشدید پلاسمون سطحی مانند اندازه، شکل و جنس نانوذرات، تعداد آن ها در آرایه، فاصله شان از یکدیگر و نحوه چینش آن ها و همچنین محیط دی الکتریک اطراف را تغییر دادیم و بازده های جذب، پراکندگی و خاموشی را به دست آوردیم. با رسم نمودارهای بازده جذب، پراکندگی و خاموشی، اثر تغییر در عوامل ذکر شده را بررسی کردیم. همچنین برای بررسی شدت میدان الکتریکی، با استفاده از نرم افزار mayavi2 پروفایل میدان را نیز رسم نمودیم. نتایج نشان می دهند که افزایش اندازه نانوذرات، افزایش ضریب شکست محیط اطراف، افزایش تعداد نانوذرات، کاهش فاصله بین نانوذرات و افزایش نسبت ابعاد در نانوذرات غیرکروی سبب افزایش بازده های جذب، پراکندگی و خاموشی و همچنین جابجایی قرمز پیک تشدید پلاسمون سطحی می شوند. هر چه نانوذره بزرگتر باشد، در اثر افزایش ضریب شکست محیط، جابجایی قرمز بیشتر می شود. در مد طولی، بیشینه شدت میدان الکتریکی در ناحیه بین نانوذرات مشاهده می شود که با افزایش اندازه نانوذرات و کاهش فاصله بین آن ها این شدت بیشتر می شود. در نانوذرات غیرکروی، بیشترین شدت میدان الکتریکی در رئوس نانوذره قرار دارد. در مد عرضی با اعمال تغییر در عوامل موثر در تشدید، تاثیر چندانی مشاهده نمی شود و می توان گفت که مد عرضی از برهم کنش های بین ذره ای تاثیر نمی پذیرد. در این مد، شدت میدان الکتریکی در ناحیه بین نانوذرات بیشینه نیست، بلکه بیشینه شدت میدان در دو سمت دیگر نانوذرات که در جهت میدان هستند، قرار دارد. نانوذرات نقره نسبت به نانوذرات طلا، تشدید پلاسمونی شدیدتر و تیزتر و بازده خاموشی بیشتر و همچنین بیشینه شدت میدان بیشتری دارند و تغییرات شدت میدان برای آن ها در محدوده بزرگ تری اتفاق می افتد. از این نتایج، ویژگی های مناسب نانوذرات و محیط اطراف آن ها که سبب افزایش بازده و بهبود روش ها در زمینه های مختلف مانند سلول های خورشیدی می شود، به دست می آید.

در این پایان نامه نانوذرات سولفید روی ابتدا در حضور عامل پوششی مرکپتوپروپیونیک (mpa) و سپس ماتریس پلیمری پلی وینیل الکل (pva) به روش هم رسوبی سنتز شده اند. در مرحله بعد نانوذرات تهیه شده در ماتریس pva با منیزیم و منگنز با درصدهای مختلف آلائیده شده و خواص ساختاری، اپتیکی و پیوندهای مولکولی آن با آنالیزهای پراش پرتو ایکس (xrd)، بیناب نمایی جذبی ماورا بنفش (uv-vis)، طیف سنجی فوتولومینسانس (pl)، تبدیل فوریه فروسرخ (ftir) و عنصر سنجی (eds) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آنست که اندازه کریستالی نانوذرات سولفید روی با عامل پوششی mpa، 4/3 نانومتر و نانوذرات سولفید روی در بستر پلیمری pva، 8/3 نانومتر می باشد؛ لذا عامل پوششی mpa کنترل بیشتری روی اندازه ذرات داشته است. وجود آلائیدگی منیزیم و منگنز موجب کاهش اندازه کریستالی ذرات به ترتیب به 1/3 و 3/3 نانومتر شده است. همچنین افزودن آلائیدگی موجب کاهش اندازه گاف نواری و افزایش شدت قله های طیف pl شده است. طیف نمایی eds وجود منگنز و منیزیم را در نانوذرات تولید شده تائید می نماید.

در این پایان¬نامه با استفاده از روش هم¬رسوبی نانوذرات زینک فریت ( (?zn?fe?_2 o?_4 جایگزین شده با عنصر کروم تهیه و سنتز شده¬اند. نمونه¬های تهیه¬شده دارای فرمول ?zn?cr?_2x ?fe?_(2(1-x)) o?_4 می¬باشند که در آن¬ ( x=%0,%0.05, %25, %50, %100 ) می¬باشد . میانگین اندازه نانو ذرات تهیه شده در حدود 30.8 نانو متر محاسبه شده اند . اثر پارامترهای مختلف مانند دمای بازپخت در چهار دمای مختلف 200، 400 ،600 و?800 و درصد جایگزینی کروم ، رروی اندازه ، شکل ظاهری و خواص مغناطیسی ذرات تولید شده ، مورد بررسی قرار گرفته است . در تمامی مراحل آزمایش ph ثابت در نظر گرفته شده است. نمونه¬ها با استفاده از روش¬های مختلفی از جمله پراش اشعه ایکس (xrd) ، تصویر برداری با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) ، مغناطش سنجی ارتعاشی (vsm) وطیف نمایی (edx) مشخصه¬یابی شده¬اند. نتایج بررسی نمونه¬ها حاکی از آن است که نانو ذرات ابر پارامغناطیس (?zn ?fe?_2 o?_4) دارای ساختار اسپینل مخلوط است. اندازه نانو بلورک 30.8 نانومتر است که بازپخت نانو ذرات اندازه کریستالی را افزایش و مغناطش اشباع آن¬ها را تا دمای ?400 افزایش می¬دهد ولی از دمای ?400 تا ?800 به دلیل تغییر فاز و ایجاد هماتیت کاهش می¬یابد. همچنبن نتایج بیانگر آنست که نانو ذرات زینک فریت جایگزین شده با عنصر کروم با افزایش درصد کروم، مغناطش اشباع کاهش و اندازه نانو ذرات افزایش می¬یابد.

سلول های خورشیدی حساس به رنگ ، از گروه سلول های خورشیدی لایه نازک هستند که تا کنون به مرحله ی تجاری شدن رسیده اند. اما علی رغم داشتن پتانسیل بالا هنوز دارای بازده پایین تر نسبت به سلول های خورشیدی سیلیکونی هستند. بررسی عوامل موثر بر ترابرد بار در سلول های خورشیدی از جمله عواملی هستند که برای بهینه سازی و رسیدن به بازده بالاتر بسیار مهم است. در این پایان نامه با استفاده از حل عددی معادلات پیوستگی و استفاده از مدل سد شاتکی و نظریه ی پخش الکترونی به بررسی ترابرد بار در سطح مشترک تیتانیوم دی اکسید و اکسید رسانای شفاف و الکترولیت / الکترود شمارنده می پردازیم و با استفاده از مشخصه یابی جریان - ولتاژ تا ثیر عواملی مانند ارتفاع سد شاتکی ،دما،ضخامت ،شار فوتون فرودی ،ضریب پخش الکترون ها و ضریب جذب را مورد مطالعه قرار می دهیم

فریت کبالت یک ماده فری مغناطیس با ساختار اسپینلی است که به دلیل خواص منحصر به فردی مانند وادارندگی بالا، مغناطش متوسط و پایداری شیمیایی به صورت گسترده در بسیاری زمینه ها از قبیل حافظه های مغناطیسی، جذب میکروموج و گرمادرمانی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به کاربردهای ذکر شده، بیشتر پژوهش های انجام گرفته در سالهای اخیر بر تولید نانوذرات فریت کبالت در محیط هایی آلی و زیست سازگار متمرکز شده است. از این رو با توجه به مطالعات انجام شده در این زمینه، در این پایان نامه نانوذرات مذکور به روش شیمیایی مرطوب در ماتریس های پلیمری مانند پلی وینیل الکل و پلی ویدون فراوری و بهینه سازی گردیده و خواص ساختاری و مغناطیسی آن نیز مورد مطالعه قرار گرفته است. در نانوکامپوزیت های فراوری شده، خواص ساختاری و مغناطیسی شدیدا به اندازه ذرات وابسته است، بنا بر این تغییر غلظت واکنش دهنده ها، ph، دما و غلظت پلیمرها موجب گردید تا نانوذراتی با اندازه های متفاوت به دست آید. خواص مغناطیسی و ساختار بلوری نمونه ها به ترتیب با استفاده از دستگاه مغناطش سنج نمونه مرتعش و پراش اشعه ایکس بررسی شده است. نتایج به دست آمده از xrd نشان می دهد که ساختار نانودرات اسپینل مکعبی است. همچنین خواص مغناطیسی نمونه ها کاملا به شرایط فراوری وابسته است. علاوه بر این به منظور بررسی بیشتر ، خواص مغناطیسی محصولات مانند حلقه پسماند با استفاده از روش مونت کارلو شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج تجربی و نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که نانوذرات فراوری شده تک حوزه می باشند و ماتریس های پلیمری به عنوان عاملی تاثیر گذار، باعث کاهش ثابت ناهمسانگردی محصولات می شوند در حالی که با استفاده از برهمکنش بین پلیمر و کاتیون های فلزی می توان وادارندگی نانوذرات را کنترل نمود.

در این رساله ویژگیهای ساختاری، مورفولوژیکی، مغناطیسی، پیوندهای مولکولی و ترکیبات عنصری نانوذرات fe3o4، نانوذرات آلیاژی fe-ni، نانوذرات پوسته-هسته fe3o4-sio2، fe3o4-c، fe3o4-zno و fe3o4-dextran بمنظور کاربرد در حیطه بیولوژیک (عامل کنتراست در mri) با روش هم رسوبی تهیه گردیده اند. نمونه ها به کمک آنالیزهای xrd، sem، tem، vsm، ftir و edx مورد مطالعه قرار گرفته اند. اثر پارامترهایی مانند عامل رسوب دهنده، دمای واکنش، دمای بازپخت، نسبت مولی مواد اولیه و نسبت غلظت پوسته به هسته روی ویژگیهای فیزیکی نانوذرات بررسی گردیده است. نتایج بدست آمده روی نانوذرات fe3o4 بیانگر تشکیل ساختار اسپینل معکوس و رشد کریستالیت های به ابعاد 6-7 نانومتر با خواص ابرپارامغناطیس، مغناطش اشباع emu/g 23/48 و وادارندگی بسیار کوچک oe 07/4 می باشد. تغییر نوع عامل رسوب دهنده منجر به تشکیل نانوذرات ابرپارامغناطیس با مغناطش اشباع بالاتر و وادارندگی کمتر شده است. با افزایش دمای واکنش، اندازه کریستالیت ها و مغناطش اشباع نانوذرات افزایش یافته است. افزایش دمای بازپخت از 250 تا oc 850 با دو نوع گذار ساختاری و مغناطیسی همراه است. گذار فاز از fe3o4 با ساختار اسپینل معکوس به γ-fe2o3 با ساختار اسپینل معکوس در دمای oc 250 و بالاتر رخ داده است. گذار از fe3o4 با ساختار اسپینل معکوس به α-fe2o3 با ساختار شش گوشی در دمای oc 650 آغاز گردیده؛ به گونه ایکه در دمای oc 850، نانوذرات α-fe2o3 خالص تشکیل شده است. گذار از فاز ابرپارامغناطیس (fe3o4) به فرومغناطیس (α-fe2o3) از دمای oc 650 آغاز گردیده است. در این گذار مغناطش اشباع نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4 از emu/g 69/41 به emu/g 48/0 در نانوذرات فرومغناطیس α-fe2o3 کاهش یافته است. افزایش دمای بازپخت منجر به بهبود نظم بلوری، کاهش کرنش و افزایش اندازه کریستالیت ها شده است. نتایج بدست آمده روی نانوذرات آلیاژی fe-ni حاکی از آنست که نانوذرات ابرپارامغناطیس هستند. افزایش اتم های نیکل اندازه کریستالیت ها را از 2/8 به 3/18 نانومتر افزایش داده و منجر به افزایش مغناطش اشباع از 3/90 به emu/g 8/106 گردیده است. بازپخت در محدوده دمایی 250 تا oc 550، منجر به گذار فاز از feni3 با ساختار مکعبی به ترکیبی از nio، nife2o4 و α-fe2o3 در دمای oc 450 گردیده است. همچنین گذار فاز از ابرپارامغناطیس (feni3) به فرومغناطیس (ترکیبی از nio و nife2o4) رخ داده است. نتایج بدست آمده روی نانوذرات هسته (مگنتیت)-پوسته (کربن، سیلیکان، اکسید روی، دکستران) حاکی از آنست مغناطش اشباع هسته (نانوذرات ابرپارامغناطیس fe3o4) بعد از پوشش دهی با یک لایه غیرمغناطیسی افت نموده است. بیشترین کاهش افت مغناطش اشباع در نانوذرات پوسته-هسته fe3o4-sio2 مشاهده شده است. همچنین افزایش غلظت پوسته نسبت به هسته در نانوذرات پوسته- هسته fe3o4-zno نیز منجر به افت شدید مغناطش اشباع گردیده است. نانوذرات پوسته-هسته fe3o4-dextran بعد از اتصال به یک بیومولکول گزارش نشده (پپتید بومبسین) به عنوان عامل کنتراست mri سرطان سینه استفاده شد. نتایج حاکی از آنست نانوذرات به دلیل وجود پوسته بیوسازگار دکستران غیرسمی هستند. نانودارو روی مدل موشی با استفاده از موش balb/c مورد آزمایش قرار گرفت. تصاویر وزن t2 و t2* mr از موش ها حاکی از آنست نانوذرات بیشترین تجمع را در ناحیه تومور سینه داشته و کنتراست را در ناحیه تومور، 13 ساعت بعد از تزریق به شدت افزایش داده اند.

با توسعه نانوتکنولوژی، روش های نوینی برای ساخت سلول های خورشیدی با کارایی بالا و البته کم هزینه تر به منظور تولید الکتریسیته فراهم آمده است. نانوذرات فلزی، پلاسمون های سطحی را ایجاد می کنند که توسط نوسانات تجمعی الکترون های آزاد، برانگیخته شده و با فرکانس تشدید مشخص می شوند. نانوساختارهای فلزی می توانند به طور چشمگیری طول مسیر اپتیکی را در لایه ی نازک فعال افزایش دهند و جذب فوتونی را بهبود دهند. نانوذرات فلزی به عنوان ساختار پلاسمونی بر سطح فلزات جایگزیده شده و یا در سطوح تخت فلزی انتشار می یابند. تشدید پلاسمون های سطحی تحت تاثیر ویژگی های فیزیکی همچون اندازه، شکل، عنصر نانوذرات فلزی جایگزیده، فاصله هایشان از زیرلایه، دوره و ویژگی های دی الکتریک محیط اطراف آن ها می باشد. ما در این پایان نامه با استفاده از روش fdtd به بررسی نانوساختارهای پلاسمونی و توزیع نانوذرات فلزی در یک سلول خورشیدی لایه ی نازک می پردازیم و پارامترهای موثر در نانوساختارهای پلاسمونی و تاثیر آن ها در افزایش جذب اپتیکی در لایه سیلیکون و بهبود کارایی سلول های خورشیدی پلاسمونی را بررسی می نماییم. نتایج نشان می دهد که اگر مرکز جرم نانوذرات به لایه سیلیکون نزدیک باشد؛ و وقتی شعاع در نانوذرات کروی کاهش می یابد، در حالیکه دوره ثابت است، باعث افزایش جذب اپتیکی در لایه سیلیکون می شود. با افزایش ارتفاع شکاف در ساختارهای نانوشکاف، جذب در سیلیکون کاهش می یابد. بهینه ترین شکل برای نانوذرات تشدیدی و غیرتشدیدی برای کره های دوقطبی به صورت کشیده شده و برای چندقطبی به صورت پهن شده می باشد. بنابراین نانوذرات کروی دوقطبی کشیده شده و چندقطبی پهن شده غیرتشدیدی، در ایجاد به دام اندازی نور با پهنای باند قوی و پایدار، در سلول های خورشیدی لایه نازک بسیار برتر هستند.

در کار حاضر نانو ذرات فریت منگنز جایگزین شده با مس (mn1-xcuxfe2o4 x=0.0 ,0.1. 0.3, o.5)با روش هم رسوبی تهیه شد. تشکیل فاز کریستال، اندازه ذرات و خواص مغناطیسی واپتیکی نانو ذرات تهیه شده به ترتیب توسط پراش پرتو ایکس (xrd) و مغناطومتر مرتعش vsm)) و طیف سنج uv-visمورد بررسی قرار گرفت. برای تایید و تشخیص پیوند شیمیایی موجود در فریت های اسپینل از آنالیز تبدیل فوریه فرو سرخ (ftir) استفاده شد که نتایج حاصل از طیف xrd را تایید کرد. ریخت شناسی نمونه ها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) گزارش شد. آنالیز انرژی پراکنده اشعه ایکس (edx) قله های عناصر آهن، منگنز، مس و اکسیژن را برای فریت منگنز آلاییده با مس نشان می دهد. توزیع کاتیونی، پارامتر موقعیت شبکه ای اکسیژن، پارامتر شبکه و اندازه بلورک پودر تهیه شده به روش تحلیل طیفی ریتولد از روی الگوی پراش پرتو ایکس به دست آمد نتایج نشانگر تولید موفقیت آمیز نانو ساختار فریت منگنز آلاییده با مس، با اندازه بلورک در محدوده 40-15 نانومتر است. مقدار پارامتر شبکه برای نانو ذرات mnfe2o4 با آلایش مس از8.50 به8.39 آنگستروم کاهش پیدا کرد. این امر وابسته به جابجایی شعاع یونی بزرگترmn+2، (????oa)با شعاع یونی کوچکتر cu+2، (????oa) در سیستم میزبان است. مقدار مغناطش اشباع با آلایش مس کاهش پیدا کرد این امر می تواند به تفاوت در گشتاور های مغناطیسی بینcu2+ و fe3+وکاهش انداره بلورک ها نسبت داده شود. مقادیر تخمین زده شده گاف نواری نانو ذرات(mn1-xcuxfe2o4 x=0.0 ,0.1 0.3, o.5) به ترتیب 1.9،2.0،2.24و2.38 الکترون ولت به دست آمد. افزایش اندک در گاف نواری با کاهش اندازه بلورک ها نشان دهنده یک اثر کوانتومی ضعیف می باشد. این نتایج در توافق خوبی با آنالیز های ریتولد است که نشان می دهد اندازه بلورک های نمونه ها با افزایش مقدارcu2+ به آرامی کاهش می یابد.

در این پایان نامه، نانوذرات مغناطیسی فریت مس با روش همرسوبی سنتز شدند و اثر دمای بازپخت و نسبت های مختلف آهن به مس بر روی اندازه بلوری و خواص مغناطیسی نانوذرات تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت.

هدف از این رساله مطالعه ی خواص ترمودینامیکی و مغناطیسی ترکیبات با ساختارهای پروسکایت نردبان گونه با استفاده از رهیافت مونته کارلو و نظریه تابعی چگالی می باشد. رهیافت مونته کارلو برای بررسی ترکیبات فوق مونته کارلوی کوانتومی بسط سری تصادفی می باشد که از آن به عنوان یکی از موثرترین روش ها در مطالعه ی نظری حالت پایه و رفتار دمایی سیستم های اسپینی یاد می شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.