حسگرهای اکسید روی کپه ای با مقادیر مختلفی از نانو ذرات نقره (3/0– 0005/0% وزنی) به کمک پودر zno، نانو ذرات نقره و آب دو بار تقطیر ساخته شدند و عملیات حرارتی بر روی آنها در دمای c° 860 صورت پذیرفت و در ادامه به صورت سنسور گازی مورد استفاده قرار گرفتند. اثر اضافه شدن نانو ذرات نقره و همچنین اتصالات کاتالیزوری فلزات نجیب بر تغییرات میکرو ساختار، مقاومت و حساسیت (نسبت به گاز اتانول) نمونه ها، در دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز xrd نشان می دهد که نمونه ها دارای ساختار هگزاگونال با جهت گیری کریستالوگرافی ترجیحی در راستای محور (101) می باشند. از این تصاویر دریافت می شود که اندازه سلول واحد zno به سرعت با افزایش میزان نانو ذرات نقره در حال کاهش است. مشاهدات sem برای این نمونه ها نشان دهنده آن است که حجم بسیار کمی از نانو ذرات نقره (%w 06/0>) سبب افزایش اندازه دانه شده و مقادیری در حدود و بالاتر از این میزان درصد، از رشد اندازه دانه جلوگیری کرده است. برای نمونه های مختلف و با دو نوع اتصال مقادیر متفاوتی از مقاومت در دماهای مختلف ثبت شد. افزایش میزان نانو ذرات نقره (%w 06/0>) مقاومت zno را کاهش و سپس در غلظت های بالاتر شاهد افزایش این مقدار هستیم. به همین ترتیب نیز، با افزایش میزان آلاینده حساسیت به گاز اتانول در سنسورها کاهش و هنگامی که این مقدار به عدد %w 06/0 می رسد حساسیت به آرامی شروع به افزایش می کند. در سنسورها با دو نوع اتصال، زمان پاسخ و بازیابی، هر دو، با افزایش غلظت آلاینده کاهش می یابد. هر چند در موارد استفاده ازاتصالات چسب نقره دمای بهینه کارکرد کمتری (c° 370) در مقایسه با اتصالات پلاتین (c° 410)، مشاهده می شود اما، سنسورهای دارای اتصال پلاتین حساسیت بیشتر و زمان بازیابی کوتاهتری را به نسبت سنسورهای دارای اتصال چسب نقره از خود نشان می دهند.

در این پایان نامه نانوذرات زیرکونیا (zro2 ) بدون نانوتیوبهای کربنی (cnts) و با نانوتیوبهای کربنی به روش سل- ژل تولید شده و سپس با تکنیک لایه نشانی چرخشی بر روی زیرآیند استیل 314 لایه نازک آن تهیه شد. در این روش، پیش ماده استیل استونات زیرکونیوم (c20h28o8zr) بوسیل? اسید هیدروکلریک در ph بین 2-1، تحت استایرینگ مداوم، هیدرولیز شده است. بعد از همگن شدن محلول، آنرا در دمای ?50 قرار داده تا ژل مورد نظر بدست آید. پس از انجام لایه نشانی، نمونه های بدست آمده ابتدا در دمای ?100 به مدت 12ساعت خشک شده و انجام عملیات بازپخت برای نمونه های مختلف در دماهای بین ?400 تا ?700، صورت گرفته است. برای تعیین نوع پیوند شیمیایی، فاز کریستالی، ریخت شناسی و میانگین اندازه ذرات برای نمونه های مختلف از آنالیزهای ft-ir، xrd، edx و sem استفاده شده است. پس از انجام این آنالیزها و همچنین آزمون چسبندگی مشاهده شد که نمونه های کامپوزیتی شامل cnts، دارای چسبندگی بهتری نسبت به نمونه های بدون cnts بودند. همچنین تأثیر دمای بازپخت بر انداز? ذرات و میزان چسبندگی لایه به زیرآیند، مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این نتایج بدست آمده نشان می دهد که وجود cnts سبب کاهش ترک و همچنین تثبیت فاز مکعبی (کیوبیک) زیرکونیا در دمای اتاق می شود.

این تحقیق بمنظور تولید لایه های نازک از ذرات دی اکسید تیتانیم در اندازه نانو و بررسی نمونه های tio2 همراه با مخلوط نانوتیوبهای کربنی چند دیواره و مقایسه با لایه های بدون نانوتیوب و همچنین بررسی عوامل موثر بر ساختار کریستالی، مورفولوژی و دیگر خواص این نمونه ها انجام شد. جهت سنتز تیتانیا از روش سل-ژل و برای تهیه لایه های نازک از لایه نشانی چرخشی استفاده کردیم. از تترا ایزو پروپیل اورتو تیتانات با فرمول شیمیایی c12h28o4ti بعنوان پیش ماده استفاده شد و واکنش هیدرولیز با افزودن اتانول و اسید هیدروکلریک آغاز گردید. در طول انجام آزمایش ph محلول تحت کنترل بوده و مقدار آن بین 1 تا 2 اندازه گیری شد. مراحل انجام آزمایش بمدت 24 ساعت در دمای صفر درجه و سپس 24 ساعت در دمای اتاق انجام و پس از اتمام مراحل تولید، ژل همگن به دست آمده بر روی زیرآیندهای استیل(314) کاملاً صیقل وتمیز لایه نشانی شد. پس از خشک شدن نمونه ها، به 4 دسته تقسیم و در دماهای 400، 500، 600 و 700 درجه تحت عملیات حرارتی قرار گرفت. نانو لایه های حاصل برای تشخیص پیوندهای شیمیایی، تعیین فاز کریستالی و میانگین اندازه ذرات و همچنین بررسی مورفولوژی توسط دستگاههای ftir، xrd، edx و sem بررسی و آنالیز شد. نتایج بدست آمده نشان داد که افزایش دما باعث بزرگ شدن اندازه ذرات شده و نمونه های با نانوتیوب نیز دارای ذرات با اندازه بزرگتر، کروی تر ولایه ها دارای سطحی صاف وترک خوردگی کمتر می باشند. در نهایت تست چسبندگی نشان می دهد نمونه های دارای نانوتیوب چسبندگی بیشتر دارند. حضورcnts همچنین موجب شد تا فاز پایدارکریستالی روتایل سریعتر و در دمای پائینتر نسبت به نمونه های بدون cnts تشکیل شود.

در این پایان نامه روشی نسبتاً آسان، جدید، کم هزینه و عدم نیاز به وسایل پیچیده برای رشد نانوساختارهای zno ارائه شده است. در این پروژه تمامی لایه های نازک zn به روش pvd بر روی لام معمولی لایه نشانی شده اند و در بازه دمایی پایین ?c)600-400( درون کوره لوله ای بدون کاتالیست، تحت شار اکسیژن اکسیدشده اند و نانوساختارهای zno از روی دانه های منفرد zn رشد کرده اند. تصاویر sem بدست آمده از نمونه ها، رشد نانوساختارهای zno را از روی دانه های منفرد zn تایید می کند. همچنین تصاویر دیگر sem بدست آمده، رشد نانومیله ها، نانوسیم ها، نانوکمربندها، نانوفنرها، نانومارپیچ ها و ساختارهای جالب دیگر را تایید می کند. در برخی از تصاویر رشد نانوفلاورها و یک نانوساختار جدید که بسیار شبیه عصا می باشد مشاهده شده است. این نانو ساختار را نانوعصا نامیدیم. همچنین در این پروژه تاثیر دما، زمان بازپخت و شاراکسیژن بر روند رشد نانوساختارها مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است و نتایج بدست آمده با نتایج دیگران و گزارشات دیگر مقایسه شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش دما طول نانومیله ها افزایش می یابد، با افزایش زمان بازپخت فرصت بیشتری برای ادامه رشد بر روی هسته اولیه می یابند و در نتیجه کامل تر می شوند و طول آنها افزایش می یابد و افزایش شار اکسیژن در کیفیت رشد و طول آنها تاثیر به سزایی دارد. از آنجایی که قطر نانومیله ها به هسته بندی اولیه لایه نازک zn بستگی دارد و در تمام این آزمایشات از لایه نازک zn مشابه استفاده کرده ایم، قطر نانومیله ها تغییر محسوسی نکرده اند.

حسگرهای کپه ای اکسیدروی با استفاده از پودر اکسیدروی و نانوذرات آلومینا و آب دوبار تقطیر شده ساخته شدند و در دمای c°860 و به مدت 30 دقیقه در کوره تفجوشی و به عنوان حسگر گاز بررسی شد. تغییر رسانش الکتریکی نمونه ها در اثر افزایش دما و همچنین تغییرات حساسیت آنها با دما نسبت به بخار اتانول و متانول بررسی شد. اثر اضافه شدن نانوذرات آلومینا برتغییرات میکروساختار، مقاومت و حساسیت در دماهای مختلف بررسی شد. آنالیز xrd نشان می دهد که نمونه ها دارای ساختار هگزاگونال با جهت گیری کریستالوگرافی ترجیحی در راستای محور (101) می باشند. از این تصاویر دریافت می شود که اندازه سلول واحد zno به سرعت با افزایش میزان نانوذرات در حال کاهش است (> 5/2% اتمی). مشاهدات sem برای این نمونه ها نشان دهنده آن است که حجم کمی از نانوذرات (> 5/2% اتمی) سبب کاهش اندازه دانه شده و مقادیر بالاتر از این میزان آلایش، موجب افزایش اندازه دانه می شود. افزایش میزان نانوذرات (<5/2% اتمی) مقاومت zno را کاهش و سپس در غلظت های بالاتر شاهد افزایش این مقدار هستیم. با افزایش میزان آلاینده، حساسیت نسبت به گاز اتانول و متانول (> 5/0% اتمی ) کاهش می یابد و هنگامی که غلظت آلایش از مرز(5/1-1)% اتمی فراتر می رود، حساسیت به آرامی شروع به افزایش می کند. بررسی تغییرات حساسیت با تراکم گاز اتانول بیانگر عدم اشباع حسگرهای مذکور تا تراکم ppm 20000 می باشد. زمان پاسخ نمونه ها (نسبت به اتانول ومتانول) با افزایش غلظت نانوذرات آلومینا افزایش و زمان بازیابی کاهش می یابد.

حسگرهای اکسیدروی کپه ای با مقادیر مختلفی از نانوذرات اکسید ایندیوم ( atm in% 8-0) به کمک پودر zno، نانوذرات اکسید ایندیوم و آب دو بار تقطیر ساخته شدند. و عملیات حرارتی بر روی آن ها در دمای c°860 صورت پذیرفت. در ادامه به صورت سنسور گازی مورد استفاده قرار گرفتند. تغییرات میزان رسانش الکتریکی حسگرهای نمونه در اثر افزایش دما بررسی شد. همچنین پاسخ حسگرهای اکسید شده به بخار دو الکل اتانول و متانول در اثر افزایش دما بررسی شد. تا دمای کار بهینه حسگر برای آشکارسازی بخارالکل های مذکور به دست آید. مشاهده شد که حسگر به بخار الکل سنگین تر حساستر است. به طوری که حساسیت آن به متانول بیش از حساسیت آن به اتانول است. حساسیت نمونه ها به بخار الکل های مذکور در تراکم های متفاوت اندازه گیری شد. مشاهده شد حسگر مذکور برای اتانول در محدوده ppm 10000-8000 اشباع می شود و برای گاز متانول حتی تا ppm20000 هم اشباع نمی شود. میکروگراف sem و آنالیز xrd به ترتیب برای بررسی مورفولوژی سطحی و ساختار بلوری نمونه ها گرفته شد. آنالیز xrd بیانگر ساختار هگزاگونال اکسید روی با جهت ترجیحی (101) می باشد. همچنین با افزایش غلظت نانو ذرات ایندیوم شاهد کاهش بلورینگی خواهیم بود. میکروگراف sem نشان دهنده آن است که اندازه دانه تا atm %3 ایندیوم کاهش از atm %3 تا atm %5 افزایش و از atm %5 آلایش ایندیوم کاهش می یابد. با افزایش غلظت نانو ذرات ایندیوم زمان پاسخ افزایش و زمان بازیابی کاهش می یابد.

چکیده تمام نما در این پایان نامه، شیوه ای نوین برای تولید نانومیله های بسیار متراکم zno به روش pvd ارائه شده است. ابتدا فیلم نازک zn به روش تبخیر حرارتی، در خلأ mbar 5-10 در سامانه لایه نشانی در خلأ بر روی زیرآیند شیشه و سیلیکون نشانده شده است. تصاویر fesem این نمونه ها مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که بطور کلی نمونه های رشد یافته روی زیرآیند شیشه لام از نظم، تراکم و همراستایی بیشتری برخوردارند. سپس در دمای ?550 به مدت 3 ساعت تحت شار lit/min1 اکسیژن حرارت دیده و تصاویر fesem نانومیله های حاصل بررسی شد. در حین لایه نشانی از میدان های الکتریکی v/m 0، 1160، 2900، 10000 و 100000 استفاده کردیم و موفق به تولید نانوشیت های بسیار متراکم و همراستا شدیم. همچنین اثر زاویه را بر چگونگی انباشت لایه و رشد نانومیله ها مورد بررسی قرار دادیم و ملاحظه شد که نمونه های رشد یافته روی زیرآیند عمود از همراستایی و نظم بیشتری برخوردار هستند. به منظور تولید نانومیله های هم راستا و بسیار متراکم، میدان الکتریکی v/m100000 را در حین پخت درون کوره اعمال نمودیم. در پایان هم برای مشاهده اثر کاتالیست بر رشد نانومیله ها از یک لایه طلا بر روی نانوشیت های zn تولید شده در میدان الکتریکیv/m2900استفاده نمودیم و سپس نمونه حاصل را در کوره پختیم و ملاحظه شد که نانوتسمه ها بجای نانومیله ها رشد یافته اند و کاتالیست طلا نظم و همراستایی نمونه را از بین برده است.

امروزه تولید نانو لایه های sio2به منظور استفاده برای گیت ترانزیستور های mosfet و دیگر کاربرد های الکترونیکی در صنعت الکترونیک از اهمیت بالایی برخوردار است و با توجه به اینکه کوره های لوله ای علاوه بر ناکارآمد بودن برای تولید عایق هایی منطبق با نیاز صنعت امروزه، بسیار گران قیمت و زمان بر هستند، سیستم هایی تحت عنوان سیستم هایی حرارتی سریع (rapid thermal processing) به این منظور طراحی و ساخته می شوند که علاوه به کاهش زمان فرایند و هزینه مالی و صرف انرژی ، حرارت دهی یکنواخت را به صورت تابش ir فراهم می کنند. در این پایان نامه یک سیستم حراراتی سریع به گونه ای طراحی و ساخته شد که علاوه بر بدیع بودن، امکان توزیع یکنواخت تابش لامپ های هالوژن تنگستن به عنوان منبع گرمایی مورد استفاده در این سامانه فراهم می شود. پس از ساخت دستگاه پروفایل تابش لامپ ها در شرایط مختلف ترسیم شد و همچنین دمای نقاط مختلف ویفر در حالت های توان های مصرفی متفاوت و در فواصل مختلف با منبع گرمایی اندازه گیری شد؛ به علت ایجاد گرادیان دمایی روی سطح ویفر سیلیکون، راه کار های استفاده از حلقه محافظ و نگهدارنده مناسب جهت به حداقل رساندن این اختلاف دما روی سطح ویفر استفاده شد . بعد از به حداقل رساندن گرادیان دمای سطح ویفر، سیستم برای مرحله اصلی و نهایی یعنی انجام فرایند اکسیداسیون حرارتی سریع و رشد و تولید نانو ساختار ها مورد استفاده قرار گرفت. به این ترتیب با گرمایش گونه های مختلف بسترهای رسانا و نیمرسانا، انواع نانو ساختارها رشد داده شد. همچنین در پی فرایند اکسیداسیون درون سامانه حرارتی سریع، روی بستر سیلیکونی نانو لایه ایی از sio2 تولید شد.

در این رساله،پس از معرفی بلورهای مایع و خواص گذار فاز در آنها ابتدا مولکول پریلین با استفاده از کد دینامیک مولکولی لمپس و روش دانه درشت سازی در دماهای مختلف شبیه سازی شد و رفتار ترمودینامیکی سیستم در این نقاط مورد بررسی قرار گرفت. پتانسیل برهم کنشی به کار رفته در اینجا یک پتانسیل دانه درشت غیر همسانگرد به نام re-squared است که هر مولکول را مانند یک بیضی گون دو محوری توصیف می کند. شبیه سازی به دو روش صورت گرفت: در روش اول با استفاده از آنسامبل nvt و اجرای شبیه سازی در دمای 500 تا 600 درجه کلوین در بازه های مشخص، چگونگی تغییرات پتانسیل و پارامتر نظم بر حسب دما بررسی و تحلیل شد. در روش دوم که در آن از آنسامبل npt استفاده شد، رفتار سیستم در طی فرآیند گرمادهی در همان بازه ی دمایی مورد بررسی قرار گرفت. در این روش نیز مشابه روش قبل پارامترهای مربوطه محاسبه و نمودارتغییرات آنها بر حسب دما به منظور تعیین نقاط گذار فاز رسم گردید. مشاهده شد که در هر دو حالت با افزایش دما، پارامتر نظم از مقداری نزدیک یک شروع به کاهش کرد و تقریبا به صفر رسید و پتانسیل نیز در همان نقطه ی افت نظم با افزایش دما دچار جهش ناگهانی شد. دمای به دست آمده که همان نقطه ی ذوب سیستم است، از هر دو روش محاسبه شد و مشاهده شد که نقاط احتمالی گذار فاز میانی در روش دوم دقیق تر و به تجربه نزدیک تر است. در بخش بعدی پژوهش نیز عملکرد یک نمایشگر نماتیک پیچشی در حضور میدان از نظر تجربی مورد بررسی قرار گرفت. در آزمایش صورت گرفته از خاصیت دوشکستی بلورهای مایع در عبور نور استفاده شد و با اعمال ولتاژهای مختلف، شدت عبوری از سلول بلور مایع اندازه گیری شد و از طریق آن ولتاژ سوئیچ و زمانهای پاسخ افت و خیز به دست آمد.

در این تحقیق ،لایه های نازک آلومینیوم اکسی نیترید بر روی زیر لایه هایی از جنس bk7 به روش کندوپاش مغناطیسی جریان متناوب انباشته شده اند. هدف از این مطالعات بررسی اثر نسبت گاز نیتروژن ، به عنوان گاز واکنشی و تاثیر دمای زیرآیند بر خواص اپتیکی، سختی، مرفولوژی سطح, آستانه تخریب لایه و پوشش های سطحی alon می باشد. نمونه های مهیا شده، بوسیله سیستم های میکروسکوپ الکترونی روبشی، edx، طیف سنج اپتیکی، سختی سنج نوپ، توان لیزری و میکروسکوپ پروبی روبشی ساختارسنجی شده اند. تغییرات درصد گاز واکنشی و دمای زیرآیند بر روی ضخامت، خواص اپتیکی، آستانه تخریب لایه، مرفولوژی سطح، سختی و ترکیب آلومینیوم اکسی نیترید لایه نشانی شده تاثیر گذار است. از نتایج طیف اپتیکی مشاهده شد، شفافیت نمونه ها بالا است و در درصدهای پایین تر نیتروژن، ضریب شکست لایه به مقدار استاندارد مربوط به al2o3 و در درصدهای بالاتر به مقدار استاندارد ضریب شکست aln نزدیک تر می شود، با افزایش درصد گاز واکنشی نیتروژن میزان آن در لایه نیز افزایش پیدا می کند. با افزایش درصد گاز واکنشی که با کاهش گاز پراکنش همراه است همچنین با افزایش دمای زیرآیند در یک درصد گاز واکنشی یکسان ضخامت لایه کم شده است. زبری سطح نمونه ها بعد از عملیات حرارتی کاهش پیدا می کند. در نمونه هایی که خاصیت aln بیشتری دارد، بالاترین آستانه تخریب را دارند

حسگرهای ساخته شده از اکسیدروی که با نانولوله کربنی آلاییده شده برای آشکارسازی بخار اتانول استفاده شده است. برای دستیابی به این حسگرهای کپه ای ابتدا نانولوله کربنی به میزان 2% وزنی با پودر اکسیدروی ترکیب شد و سپس در دماهای 600، 750، 860 و °c 950 تفجوشی شد. نمونه های ساخته شده برای اشکارسازی بخار اتانول مورد استفاده قرار گرفت و از بین 4 دمای تفجوشی دمای بهینه °c860 به دست آمد و در مرحله بعد نمونه ها در دمای °c860 و غلظتهای مختلف نانولوله کربنی، 5/0، 2، 4 و 5 درصد وزنی تهیه شد. حساسیت نمونه ها به بخار اتانول در دماهای کار مختلف و در تراکم های متفاوت گاز مذکور اندازه گیری شد. میکروگراف sem و آنالیز xrd به ترتیب برای بررسی مورفولوژی سطحی و ساختار بلوری نمونه ها گرفته شد. در حسگرهای ساخته شده در مرحله اول، نمونه های تهیه شده در دمای °c860 و در بین نمونه های مرحله دوم، حسگرهای دارای 2% وزنی cnts حساسیت بالاتری نسبت به وجود بخار اتانول نشان دادند.

آهن نقش اساسی در سیستم حیاتیموجودات زنده ایفا میکند و همه موجودات برای زنده ماندن به آهن نیازمندند. مقدار کل آهن به طور معمول 5-4 گرم بر وزن بدن انسان برحسب کیلوگرم است که حدود 66% در هموگلوبین سلول های قرمز خون برای انتقال اکسیژن از ششها به بافت ها و گرفتن دی اکسید کربن از بافتها به شش، حدود 3% در میوگلوبین برای ذخیره و پخش اکسیژن در سلولهای ماهیچه، حدود 1% به شکل ترکیبات مختلف هم که اکسید اسیون داخل سلول را پیش میبرند، حدود 1% به شکل ترکیب با ترانسفرین در پلاسمای خون30-20% در سلول های مغز استخوان و سلولهای پارانشیمی کبد و بیشتر به شکل فریتین وجود دارد. بر این اساس بجز آهن هموگلوبین خون بیشترین ذخیره آهن در کبد و اغلب به شکل فریتین وجود دارد. در بدن راه طبیعی برای حذف آهن وجود ندارند، لذا آهن اضافی در بدن برای کبد و غدد درون ریز و قلب سمی بوده و باعث مرگ آن ارگان می شود. تا قبل از چهار دهه پیش روش متدوال و مستقیم تعیین غلظت آهن از طریق نمونه برداری از کبد بوده است، اما به این دلیل که به صورت تهاجمی و دردناک است، مدتهاست که منسوخ شده است. بعد از آن روشهای اندازه گیری غیر تهاجمی نظیر اف ام آر آی برای نشان دادن میزان آهن ذخیره شده در برخی ارگانها نظیر مغز، قلب، کبد و ... روی کار آمد. این روش برای بیماریهای مازاد آهن با مقدار آهن اضافی کم، جواب دقیق میدهد، ولی برای میزان آهن اضافی متوسط، زیاد جواب دقیقی در اختیار نمیگذارد. از آن پس روش اندازه گیری msبا بکار گیری دستگاه اندازهگیری ضریب حساسیت مغناطیسی، که بر پایه ابزار تداخلی کوانتومی ابر رسانا (اسکوئید) بنا شده است، روی کار آمد که جواب بسیار دقیقتری نسبت به اف ام آر آی میدهد. اساس کار این دستگاه بر پایه آشکار سازی تغییرات میدان ناشی از نمونه مورد نظر در حضور میدان مغناطیسی اعمالی میباشد. در این پروژه ابتدا به محاسبات تحلیلی لازم برای محاسبه تغییرات شار مغناطیسی میپردازیم، سپس طرحی برای سیم پیچ تولید کننده میدان مغناطیسی در نظر گرفته و با استفاده از شبیه سازی توسط بسته ی نرم افزاری کامسول، نمودار تغییرات مشخصه های پروب بر حسب مکان پروب، بر روی بدن را رسم نموده و از روی آن غلظت آهن موجود در کبد را محاسبه می نمائیم. با توجه به نتایج بدست آمده، شار خروجی ناشی از کبد با فاصله سطح بدن تا آشکار ساز نسبت معکوس دارد و هچنین شار خروجی برای یک کبد با غلظت آهن نرمال در مقایسه با کبد با انباشتگی آهن، حدود صد برابر کوچکتر است.

این پایان نامه شامل سه بخش آزمایشگاهی وتئوری و محاسباتی می باشد. در بخش اول نتایج آزمایشگاهی حاصل از کار با سنسور های گازی و دریافت نواقص بدست آمده توسط عوامل مختلف از جمله دما ارایه شده است. تصاویر این بخش با میکروسکوپ اپتیکی بدست آمده است. با مشاهده این تصاویر به عامل از کا افتادن سنسور پی خواهیم برد. این عامل "پخش" است که در بخش های بعدی مباحث مربوط به پخش به صورت تئوری با احراز شرایط مرزی و تبدیلات لاپلاس و رفتار غلظت در طول فرایند پخش و حل عددی مسائل پخش ، بررسی می شود. محیطی که پخش در آن اتفاق می افتد(با توجه به نتایج آزمایشگاهی) محیط متخلخل است که در بخش محاسباتی انواع تخلخل ها به دست آمده است و تصاویر مربوطه شبیه سازی شده است. در این محیط ها ذرات به صورت جمعی وارد شده است که تصاویر شبیه سازی شده نشان دهنده این مفهوم فیزیکی هستند. در انتها بوسیله ادغام تئوری و نتایج شبیه سازی ،پارامتر ثابت پخش در مقاطع و تخلخل های مختلف محاسبه شده است. نتیجه نهایی نمودار تغییرات پارامتر ثابت پخش بر حسب میزان تخلخل است که منجر به نتیجه گیری و پیشنهادات می شود.

در این پایان نامه، از شیوه ای نوین برای تولید نانو میله های zno بر روی زیرآیند شیشه استفتده شده است که تا کنون گزارش نشده است. ابتدا لایه های نازک zn در خلأ 10-^5 mbar در سه چیدمان مختلف لایه نشانی شد. در چیدمان اول، لایه ها در حضور میدان الکتریکی v/m000,10 لایه نشانی شد. در چیدمان دوم و سوم لایه ها در حضور میدان الکتریکی v/m000,10 و میدان مغناطیسی حاصل از یک و دو آهنربای نئودیمیوم تخت لایه نشانی شد. تصاویر fesem حاصل از این نمونه ها نشان داد که لایه های رشد کرده در هر سه چیدمان، به شکل نانو شیت و نانو پک است. میدان الکتریکی و مغناطیسی مورد استفاده در آزمایش، به کنک نرم افزار cst شبیه سازی گردید. سپس نمونه ها در کوره به مدت 4 ساعت و در دمای 500? اکسید گردیدند. تصاویر fesem حاصل از نمونه ها، نشان دهنده رشد نانو میله ها بود که کبریتی ئ تیغه ای بودند. مشاهده گردید که در چیدمان دوم، رشد نانو میله ها افزایش داشته و عمدتا به شکل تیغه ای است. در چیدمان سوم، نانو میله ها تمایل بیشتری به رشد کبریتی داشتند. نمونه های تولید شده، به عنوان حسگر گاز برای گاز اتانول و گاز شهری استفاده شد و مشاهده گردید که نمونه های حاصل از چیدمان دوم، حساسیت بیشتری داشتند.

حسگرهای کپه ای و لایه نازک ساخته شده به روش اسپری پایرولیز از ماده اکسید روی و اکسید روی آلاییده با نانولوله های کربنی مورد مطالعه قرار گرفت. نانولوله های کربنی چند دیواره به روش اسیدی با استفاده از محلول 6 مولار عاملدار شدند. طیف ir نانولوله ها، تشکیل پیوند های کربوکسیل و هیدروکسیل را تایید می کند. نانولوله ها تا زمان یک ماه تعلیق خوبی در حلال قطبی آب نشان دادند. میکروگراف fesem، نانولوله های منفرد پراکنده در بدنه ی حسگر و دیسپرس شدن موثر نانولوله ها را نشان می دهد که عاملدار شدن نانولوله ها را تایید می کند. اثر افزودن این نانولوله ها به حسگر های کپه ای اکسید روی و حسگر های لایه نشانی شده به روش اسپری پایرولیز بررسی شد و سپس خواص حسگری حسگرهای ساخته شده نسبت به اتانول مورد مطالعه قرار گرفت. افزودن نانولوله های کربنی سبب بهبود پاسخ حسگرهای لایه نشانی شده گردید. حسگرهای کپه ای دارای نانولوله کربنی با دمای بازپخت پایین500°c نیز پاسخ بهتری نسبت به اکسید روی خالص ارایه دادند. میکروگراف fesem نمونه ها، به هم پیوستن دانه های اکسید روی و تشکیل صفحه های لایه لایه را با افزودن نانولوله های عاملدار شده نشان داد. حسگرهای کپه ای دارای نانولوله کربنی عاملدار شده، بدون بازپخت نیز از استحکام خوبی برخوردار بوده و پاسخ بسیار بهتری نسبت به اکسید روی خالص بازپخت شده نشان دادند. اثر پیرایش سطحی بر حسگرهای اکسید روی خالص نیز بررسی شد. پاسخ حسگری با پیرایش سطح حسگر افزایش یافت. پیرایش های با عمق زیاد به سبب گیر افتادن الکترونهای آزاد شده باعث کاهش پاسخ حسگر شد. اثر پالس گرمایی بر کاهش زمان بازیابی حسگرها بررسی شد که سبب 200 تا 300 درصد کاهش زمان بازیابی، و بازیابی کامل حسگر ها در دماهای کار پایین گردید.

در این رساله اثرات امواج فراصوت بر سنتز نانو ذرات اکسید روی مورد بررسی قرار گرفته است. پروب تیتانیومی به عنوان مولد توان بالا و حمام به عنوان مولد با توانهای متغیر و متنوع مورد آزمایش و برای دستیابی به امواج فراصوتی توان پایین یکنواخت یک راکتور کروی طراحی و ساخته شد. سپس از دو روش الکتروشیمیایی و همرسوبی برای سنتز و رشد نانوذرات اکسید روی جهت مقایسه در حضور و عدم حضور امواج فراصوت استفاده شده است. در حضور فراصوت در روش الکتروشیمیایی، زمان تشکیل هسته اولیه نانوذرات تا 10 برابر کاهش و میزان نانوذرات تولیدی در زمان های سنتز برابر تا 10 برابر افزایش می یابد. در سنتز این نانوساختارها به روش هم رسوبی، نتایج نشان می دهد که تحت تابش امواج فراصوت با توان پایین، مکعب شعاع نانو ذرات با زمان به صورت خطی افزایش می یابد. نرخ رشد در حضور امواج فراصوت با توان پایین و در عدم حضور این امواج، افزایش بیش از 2 برابری را نشان می دهد. در امواج فراصوتی با توان بالا، کمیتی با عنوان "ثابت زمانی رشد" تعریف و رابطه ریاضی آن بدست آمده که بررسی این رابطه رشد نانوذرات با گذشت چند ثابت زمانی رشد، متوقف می گردد. بر حسب وات الکتریکی و حجم تحت تابش این امواج، ثابت زمانی از min11.9 تا min 1.71 متغیر است. روشکرد رشد نانوساختارها و فرموله سازی رشد، با استفاده از پارامترهای مفید فراصوت در این رساله انجام شده است. در ادامه پژوهش کاربرد های حسگری گاز های الکلی و خاصیت آنتی باکتریال دو نوع نانو ساختار سنتز شده کاملاً متمایز با اشکال صفحه و کره و ذرات میکرونی، مورد آزمایش و بحث قرار گرفتند. نتایج حسگری گاز نشان داد که حسگرهای ساخته شده با نانوساختارها، زمان پاسخ و بازیابی سریعتری نسبت به نمونه ساخته شده با ذرات میکرونی دارند. همچنین استفاده از اتصالات اینتردیجیتال منجر به پاسخ حسگر در برابر غلظت های اندک گاز در حدود ppm 75 می شود، در حالیکه اتصالات دو الکتروده در برابر غلظت های بیشتر از ppm 500 حساسیت نشان می دهد. بررسی های انجام شده در مورد خواص آنتی باکتریالی نشان می دهد که نانوساختارها، نسبت به ذرات میکرونی اکسید روی خاصیت ضد میکروبی بهتری در مقابله با باکتری های گرم مثبت دارند. در بین نانوذرات کروی و نانو صفحات، نمونه های ریزتر، عملکرد ضد میکروبی بهتری داشته اند. تفاوت بین نانوذرات کروی و نانو صفحات نیز کم و در این باره نیز نانو ذرات اثر مهار کننده بالاتری دارند. همچنین حضور امولسیون کننده می تواند منجر به افزایش عملکرد ضد میکروبی نانو ذرات تا 2 برابر شود.

در این پروژه به سنتز نانوذرات سولفید روی پرداخته شده است و در این راستا از تاثیر مستقیم امواج آلتراسونیک استفاده شده است. چندین روش متفاوت شیمیایی از زیرمجموعه روش های شیمیایی مرطوب در حضور امواج آلتراسونیک تست شده است. از زیر شاخه های روش شیمیایی مرطوب می توان به روش هیدروترمال، سل ژل و رسوب شیمیایی اشاره کرد. در بین روش های شیمیایی که در این پروژه صورت پذیرفته، از جمله روش های شیمیایی ساده، رسوب شیمیایی، محلول شیمیایی، بیولوژیکی، تبخیر حلال و روش کلوییدی، با استفاده از دستگاه های اسپکتروفتومترuv، xrd و تبدیل فوریه ی مادون قرمز، اندازه ی ذرات و پیوندهای موجود در ساختار آن ها بدست آمد. سپس فرآیندی که کمترین ناخالصی و بهترین اندازه ی ممکن در تولید نانوذرات را داشته است بعنوان روش سنتز مناسب، مورد توجه قرار گرفت. اندازه ی این نانوذره با دستگاه های اسپکتروفتومترuv، nm 9.3 و با استفاده از طیف سنجی پراش پرتو ایکسnm 18.7 نانومتر بدست آمد. با توجه به این که دستگاه تبدیل فوریه ی مادون قرمز به عنوان روشی پرقدرت و توسعه یافته برای شناسایی گروه های عاملی و ساختار مولکولی به کار می رود، از این روش عمدتاً برای شناسایی ترکیبات آلی در این پروژه استفاده شد. در ضمن خواص اپتیکی نانوذرات مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت، بدین صورت که نانوذرات مورد نظر در الکل دیسپرس شده اند و به روش چرخشی روی لام شیشه ای نشانده شده اند. سپس با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر به بررسی رفتار اپتیکی لایه ها در طیف های تراگسیل نمونه ها پرداخته شده است. طیف های ثبت شده نشان دادند که عبور متوسط نورمرئی از نمونه ها در ناحیه طول موجی nm 800-300 بیشتر از 95 % می باشد، لذا شفافیت لایه ها در ناحیه مرئی تا نزدیک طول موج قرمز نیز تایید شد. قسمتی از کار نیز به بررسی خواص الکتریکی سولفید روی سنتز شده اختصاص پیدا کرد تا نیمرسانایی ماده توسط نمودار آرنیوس مورد تایید قرارگیرد.

در این پایان نامه، هدف ساخت سنسور گاز الکلی با استفاده از نیمرسانای اکسید روی به عنوان ماده ای ارزان و دسترس پذیر میباشد. که به منظور بهینه کردن خاصیت سنسوری در آن، از نانولوله های کربنی نیز بهره برده شده است. سنسورهای ساخته شده در معرض گازهای الکلی همانند متانول، اتانول و پروپانول قرار گرفتند تا میزان حساسیت سنسور نسبت به آنها بررسی گردد.

در این پروژه، از پودر پرس شده zno و نانولوله های کربنی به عنوان اتصال p-n برای حسگری گازها استفاده شده است.