تحقیقات در زمینه رشد لایه های نازک در طی سالهای اخیر پیشرفت چشم گیری داشته است و حاصل این تحقیقات کاربرد روز افزون لایه های نازک در زمینه های صنعتی می باشد. هدف این تحقیق شبیه سازی رشد لایه ها نازک است که بتوان با نتایج تجربی مقایسه کرد و اعتبار مدل های انتخابی مشخص شود. در این پژوهش مدل رشد rd دو بعدی را برای حالتی که رشد خوشه ای روی سطح صورت می گیرد مورد بررسی قرار می دهیم یعنی به جای یک ذره فرودی، همزمان چند ذره به صورت کاتوره ای فرود می آیند که منجر به رشد خوشه ای سطح می شود. همچنین مدل رشد bd یک بعدی با همبستگی بیش از یک همسایه را مورد ارزیابی قرار داده ایم. یعنی همسایه های مرتبه دوم هم در تعیین جایگاه بر آسوده شدن ذره اثر دارند. برای هر دو مدل رشد، شبیه سازی برای زیر لایه های مختلف را انجام داده ایم و نتایج حاصله را با کلاس جهانی مقایسه کرده ایم.

یکی از روش هایی که برای تولید نانوذرات مورد استفاده قرار می گیرد لیزر کندگی می باشد که با تاباندن و متمرکز کردن لیزر بر روی هدف مورد نظر انجام می شود. در این آزمایشات نانوذرات اکسید روی به روش لیزر کندگی از هدف روی در مخلول تتراهیدرافوران و همچنین تتراهیدروفوران با 8/0 درصد وزنی پلی استایرن بوسیله طول موج 532 نانومتر لیزر پالسی نئودیمیم یاگ در انرژی پالس 80 میلی ژول انجام شده است.برای تعیین ویژگی ها و بررسی خواص اپتیکی نانوذرات اکسید روی از طیف جذبی مرئی فرابنفش،میکروسکوپ الکترونی عبوری،طیف سنجی تفرق نور پویا و طیف نشری فوتولومینسانس در دمای اتاق استفاده شده است.تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری میانگین اندازه 40 نانومتر را در مخلول تتراهیدروفوران نشان می دهد. در طیف نشری فوتولومینسانس نانوذرات دارای دو قله نشری در مخل های ماورائ بنفش 380 نانومتر و بنفش 400 نانومتر می باشند. طیف جذبی مرئی فرابنفش شانه ای جذبی در مخدوده 350 نانومتر را نشان داد و نمودارهای تفرق نور پویا نشان دادند که اندازه نانوذرات در مخلول پلیمری کوچکتر از مخلول بدون پلیمر می باشد.

چکیده در این کار تحقیقاتی نانو ذرات سلنایدروی به روش گرمایی مایکروویو تهیه شدند. خواص ساختاری نانو ذرات از قبیل پارامتر شبکه، تنش، کرنش، فاصله بین صفحات شبکه بلور، جهت گیری ترجیحی، چگالی پرتو ایکس با استفاده از اطلاعات پراش پرتو ایکس بررسی شد. ضمناً با استفاده از فرمول شرر اندازه نانو ذرات محاسبه شد. که اندازه نانو ذرات سلنایدروی 39 نانومتر محاسبه شدند. ریخت شناسی این ذرات نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد بررسی قرار گرفت. خواص نوری نانو ذرات سلنایدروی از قبیل گاف انرژی، عمق نفوذ، ضریب میرایی، انرژی اورباخ و طول موج آستانه با استفاده از تکنیک ماورای بنفش– مرئی محاسبه شدند.

هدف از این تحقیق تولید نانو ذرات نقره به روش لیزرکندگی در دو محلول آلی مختلف و مشخصه یابی آنها می باشد. بدین منظور از لیزر پالسی نانو ثانیه nd:yag در هارمونیک دوم (طول موج532 نانومتر و پهنای پالس 5 نانو ثانیه)با انرژی پالس متوسط ( 130 میلی ژول بر پالس) برای تولید نانو ذرات نقره در حلال تتراهیدروفوران خالص و تتراهیدروفوران با غلظت 0/8 درصد وزنی پلی استایرن استفاده شد.خواص اپتیکی، توزیع اندازه ذرات و کلوخه شدن نانو ذرات نقره تولید شده توسط طیف سنج مرئی-فرابنفش، میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز تفرق دینامیکی نور بررسی شدند. همچنین اثر پلیمر بر رشد و پایداری ذرات مورد بررسی قرار گرفت.طیف جذبی نانو ذرات تولید شده در حلال تتراهیدروفوران خالص، قله جذب اپتیکی را در طول موج 340 نانومتر نشان میدهد. این محلول کلوئیدی پس از گذشت 20 روز پایداری نسبتا خوبی را داشته است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری گرفته شده از این نمونه نشان می دهد ذرات حاصل کروی شکل اند و از توزیع تقریبا یکنواختی برخوردارند و متوسط اندازه آنها در حدود 2 نانومتر می باشد. توزیع اندازه دینامیکی نانو ذرات نقره این نمونه وجود دو نوع ذره را نشان می دهد، ذرات بسیار ریز و ذرات درشت که به دلیل کلوخه شدن ذرات تشکیل شده اند.قله جذب اپتیکی نانو ذرات نقره تولید شده در غلظت 8/. درصد وزنی پلی استایرن در حلال تتراهیدروفوران در حدود 437 نانومتر می باشد. از این نمونه در زمانهای مختلف طیف برداری شده که بعد از گذشت 55 روز پایداری خوبی را نشان داده است. همچنین متوسط اندازه دینامیکی ذرات این نمونه در حدود 12/2 نانومتر است. مقایسه بین نتایج دو نمونه نشان می دهد، پلیمر پایداری خوبی را به محلول کلوئیدی بخشیده و مانع از کلوخه شدن و تجمع ذرات شده است به همین دلیل ذرات درشتی که در نمونه اول مشاهده شده است در این نمونه وجود ندارد. بر خلاف مواد توده ای نانو ذرات دارای خواص اپتیکی منحصر به فردی می باشند،پارامتر هایی نظیر اندازه و ثابت دی الکتریک محیط به شدت بر جابجایی قله جذب پلاسمایی نانو ذرات نقره تاثیر گذارند، همان طور که به طور تجربی مشاهده شده است، تئوری مای هم برای توصیف خواص اپتیکی نانو ذرات نقره مورد بررسی قرار گرفت که نتایج خوبی را نشان داد.

در این رساله نانوکامپوزیت های نقره به روش کندگی لیزری، با استفاده از هماهنگ دوم لیزر پالسی نئودمیم یاگ (طول موج 532 نانومتر، مدت زمان اثرپالس 5 نانوثانیه و نرخ تکرار10 هرتز) با انرژی پالس 300 میلی ژول، از هدف نقره در محلول تتراهیدروفوران خالص و محلول تتراهیدروفوران با غلظت 0.8 درصد وزنی پلی استایرن تولید شده است. هر دو نمونه به مدت 15 دقیقه تحت تاثیر نور لیزر قرار گرفتند. سپس خواص اپتیکی نمونه های تولید شده در دو محلول مورد بررسی قرار گرفت. مشخصه یابی از نانوکامپوزیت های تولید شده به ترتیب به وسیله، دستگاه اسپکتروفوتومتر فرابنفش- مرئی (uv-vis)، دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، دستگاه پراکندگی دینامیکی نور (dls) و اسپکتروفوتومتر فوتولومینسانس pl انجام شد. در طیف جذب اپتیکی نانوکامپوزیت های تولید شده، با افزودن پلیمر به حلال تتراهیدروفوران یک جابجایی آبی از 434 نانومتر به 423 مشاهده شد. به منظور بررسی پایداری نمونه های تولید شده در دو محلول پلیمری طیف جذب اپتیکی آنها در زمانهای مختلف پس از کندگی لیزری توسط اسپکتروفوتومتر طیف سنجی شد. نتایج به دست آمده نشان داد، نانوذرات تولید شده در محلول پلیمری پایداری بسیار خوبی از خود نشان داده وحتی تا ماهها بعد از تولید پایداری خود را حفظ کرده بودند. شکل نانوذرات تولید شده در محلول پلیمری 0.8 درصد وزنی، کروی و اندازه متوسط ذرات 7 نانومتر می باشد. پراکندگی دینامیکی نور نشان داد که با افزودن پلیمر به تتراهیدروفوران خالص اندازه دینامیکی نانوذرات کاهش می یابد و نانوذرات کمتر کلوخه می شوند. طیف نشری فوتولومینسانس نانوکامپوزیت های نقره تولید شده در هر دو محلول در ناحیه مرئی مشاهده شد، که به برانگیختگی الکترون های تراز d به ترازهای بالای تراز فرمی نسبت داده شده است. نانوذرات تولید شده در دو محلول پلیمری تا پنج ماه پس از تولید اکسید نشده بودند.

مطالب مورد مطالعه در این پایان نامه در شاخه الکترواپتیک قرار می گیرد. هدف ما مطالعه رفتار پرتوهای نور در محیط های غیر همگن و همچنین محیط kerr است. درفصل اول به معرفی محیطهای مختلف فیزیکی پرداختیم که شامل محیطهای همگن وغیر همگن ومحاسبه معادله موج در آنها می باشد.در فصل دوم و سوم به معرفی روشbpm وکاربرد آن در شبیه سازی بررسی انتشار موج در محیطهای مختلف خصوصا غیر همگن پرداختیم. در فصل چهارم انتشار پرتو در محیط kerr وشبیه سازی انتشار پرتو در چنین محیطی مورد تجزیه وتحلیل قرار گرفت.در پایان لازم به ذکر است که اثر kerr یک اثر اپتیکی غیر خطی است و هنگامی رخ می دهد که نور با شدت زیاد در بلور ها و شیشه و نیز در گازها منتشر می شود. منشأ فیزیکی آن قطبش غیر خطی محیط انتشار است که موجب تغییر در مشخصه های انتشار نور می شود. البته باید توجه داشت که وقوع اثر kerr از طریق محیط با ضریب شکست وابسته به شدت، با تقریب هایی صورت گرفته است که فقط برای نور با پهنای باند کوچک معتبر است.

کندوسوز لیزری از یک هدف مسی در محلول تتراهیدروفوران خالص و غلظت 8/0 درصد پلی استایرن در تتراهیدروفوران توسط هارمونیک دوم از لیزر q - سوئیچ نئودیم یاگ (532 نانومتر) با شدت پالس 80 میلی ژول انجام شد. مشخصه یابی اپتیکی نانوکامپوزیت های تولید شده توسط طیف سنج مرئی– ماورا بنفش و طیف سنج فتولومینسانس انجام گرفت. نتایج طیف جذبی مرئی – ماورابنفش نانوکامپوزیت های تولید شده در محلول تتراهیدروفوران (با 99/99درصد خلوص) و محلول 8/0درصد پلی استایرن در تتراهیدروفوران به ترتیب قله های جذبی در محل 265، 339، 359 و 400 نانومتر نشان می دهد. طیف نشری فتولومینسانس نانوکامپوزیت ها، دو قله وسیع در660-710 نانومتر نشان می دهد. با توجه به اینکه مشخصات طیفی نانوکامپوزیت های از نوع هسته – پوسته و اکسید نوع اول مس (cu2o) در همین محدوده های طیفی است، بنابراین در زمان کندوسوز لیزری نانوذرات از نوع هسته - پوسته، مس- اکسید نوع اول مس تولید شده است. نتایج طیف سنجی نشری فتولومینسانس پس از گذشت شش ماه سه قله جذبی در محل 380، 400 و 420 نانومتر را نشان می دهد و دلالت بر تشکیل نانو کامپوزیت های هسته - پوسته، اکسید نوع دوم مس (cuo) دارد. از طرفی نانو کامپوزیت های تولید شده در محلول پلیمری پایداری بیشتری دارند و کمتر کلوخه می شوند. توزیع اندازه ذرات توسط پراکندگی دینامیکی نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی و مشخصه یابی شد. نانوذرات تولید شده کروی شکل هستند و متوسط اندازه آنها 40 نانومتر است.

پلاسما ترکیبی از الکترونها، یونها و اتمهای خنثی است، در واقع یک گاز بسیار داغ یونیزه است.پلاسمای سرد(پلاسمای غیرتعادلی)پلاسمایی است که در آن تعداد برخوردها کم است لذا انرژی الکترون که باید از طریق برخورد به یون منتقل شود برای الکترون باقی خواد ماند.بنابراین الکترونها بسیار داغ و یونها بسیار کم انرژی اند.پلاسمای غبار آلود گاز یونیزه شده ای با دمای پایین است که شامل الکترونها، یونها و دانه های غباری با ابعاد میکرون یا کوچکتر از میکرون است که بصورت منفی(یا مثبت) باردار شده اند.در چنین شرایطی ذرات غبار به دلیل مجموعه ای از جریان های یون و الکترون از پلاسمای زمینه می توانند باردار شوند. بنابراین بار غبار متغیر دینامیکی دیگری محسوب می شود که پلاسمای غبارآلود را از پلاسمای یون-الکترون معمولی تمییز می دهد. در سالهای اخیر، تحقیقاتی از امواج غیرخطی در پلاسمای مرکب از چند جز توجه زیادی را به خود جلب کرده است، چون آنها نقش عمده ای در پژوهش های فیزیک نجومی و فضایی دارند.وجود دانه های غبار باردارشده رفتار جمعی پلاسما را تغییر داده و همچنین مدهای جدیدی را در سیستم برانگیخته می کند. یکی از مدهای برانگیخته شده امواج صوتی ذرات غبار(daw)و امواج صوتی-یونی غبار(diaw) در پلاسمای غبارآلود مغناطیسی شده اند. بواسطه مشاهدات تجربی و نظری خصوصیات غیرخطی و خطی امواج diaw تائید شده است و تحقیقات در زمینه بررسی ساختار صوتی ذرات غبار در پلاسما در حال انجام می باشد. برای مثال اثر یونهای غیرحرارتی توزیع شده در سیستم روی امواج صوتی ذرات غبار بررسی شده. در این پایان نامه انتشار امواج غیرخطی صوتی-یونی غبار در پلاسمای غبارآلود غیرحرارتی در میدان مغناطیسی آنالیز شده است. در فصل چهارم ابتدا معادلات و روابط حاکم بر پلاسمای سرد بررسی شده،سپس ویژگی های دانه های غبار در پلاسمای غبارآلود تحقیق شده و با استفاده از تئوری اختلال کاهشی معادله zk استخراج شده و اثر یونهای غیرحرارتی روی پهنا و دامنه امواج صوتی غبار نشان شده است.

یکی از مهمترین روش های تولید نانوذرات، لیزر کندگی در محیط مایع از یک هدف جامد است. در این پژوهش نانوکامپوزیت های اکسید روی با استفاده از لیزر نئودمیوم-یاگ (با طول موج 532 نانومتر و باانرژی پالس 200 میلی ژول)، از هدف روی در محلول تتراهیدروفوران خالص و محلول تتراهیدروفوران با غلظت 0.8 درصد وزنی پلیمر پلی استایرن تولید شده است. هر دو نمونه به مدت 20 دقیقه مورد نوردهی قرار گرفتند. هدف از انجام این پژوهش بررسی خواص اپتیکی نانوذرات اکسید روی تولید شده در این شرایط خاص و بررسی تاثیر حضور پلیمر در محیطی که نانو ذرات در آن تولید می شوند، می باشد. نمونه های تولید شده با آنالیزهای طیف سنجی مرئی-فرابنفش، طیف سنجی نشری فوتولومینسانس در درجه حرارت اتاق، طیف سنجی تفرق نور پویا و میکروسکوپ الکترونی عبوری مشخصه یابی شدند. نانوذرات اکسید روی تولید شده در طیف جذبی مرئی-فرابنفش، یک شانه ی جذبی در 360 نانومتر را نشان می دهند. در طیف نشری فوتولومینسانس در محلول تتراهیدروفوران با غلظت 0.8 درصد وزنی پلی استایرن دو قله نشری در محل ماوراء بنفش 380 نانومتر و بنفش مرئی400 نانومتروجود دارد و در طیف نشری فوتولومینسانس مربوط به نانوذرات تولید شده در محلول تتراهیدروفوران خالص نیز یک قله ی نشری در محل ماوراء بنفش 390 نانومتر وجود دارد. نشر ماوراء بنفش که به عنوان نشر مشخصه نانوذرات اکسید روی در نظر گرفته می شود به گذار الکترون حفره منسوب می شود. منشأ نشر در محدوده مرئی به عوامل مختلفی بستگی دارد که در حال بررسی است. نشر در محل بنفش هم به گذار الکترون از نوار رسانش به نوار ظرفیت نسبت داده می شود. نتایج آنالیز تفرق نور پویا حاکی از آن است که نانوذرات تولید شده در محلول پلیمری از نظر اندازه کوچک تر از نانوذرات تولید شده در محلول تتراهیدروفوران خالص هستند و نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که نانوذرات تولید شده عمدتاً کروی شکل هستند و میانگین اندازه ی آن ها 22 نانومتر می باشد

خواص موجی شکل الکترون ها داخل ماده، نسبت بالای سطح به حجم بیشتر بودن سطح تماس مواد با یکدیگر و از طرفی کسر بالای اتم های سطح به همراه اندازه و شکل آنها درمقیاس نانو سبب شد که خواص کاملا متفاوتی در ابعاد نانو پدید آید و تحقیقات در زمینه نانو به عنوان چالش اصلی علمی و صنعتی شناخته شود. خواص مواد بستگی به اتم های تشکیل دهنده مواد و نحوه قرارگیری اتم ها درساختار ماده دارد. به سبب اینکه نانو ذرات فلزی جذب کننده و پراکننده بسیار قوی نور می باشند، خواص اپتیکی آنها برایمان جالب توجه است. در این رساله رفتار طیف خاموشی وابسته به اندازه نانوذرات کروی شکل و نیز آرایه ای از نانوکره ها باتوجه به تغییر در تعداد ذرات و نیز جدایی بین آنها مورد بررسی قرار گرفت. در مورد آرایه نانو کره ها با توجه به تعداد و نیز فاصله بین ذرات می توان رفتار مختلفی را در طیف خاموشی مشاهده کرد. دیدیم که با افزایش تعداد نانوکره ها، قله خاموشی به سمت طول موج های بالاتر منتقل می شود و اصطلاحا انتقال به قرمز می یابد درحالی که در مورد افزایش جدایی بین ذرات در آرایه رفتار قله خاموشی دقیقا برعکس بوده و با افزایش فاصله بین نانوکره ها به سمت طول موج های پایین تر منتقل می شود و اصطلاحا انتقال به آبی میابد. در بررسی نمودارهای خاموشی نانوذرات کروی منفرد به این نتیجه رسیدیم که با افزایش اندازه ذرات از حدود 127 نانومتر به بالا، قله های خاموشی دیگری نیز آشکار می شوند. از شعاع 127 نانومتر به تدریج از شدت قله اصلی خاموشی که در اندازه های پایین تر به صورت منفرد وجود داشت کاسته شده و بر شدت قله دیگری که در طول موج 520 نانومتر شروع به نمایان شدن می کند افزوده می شود و در شعاع های بالاتر به سمت طول موج های بیشتر پیش می رود و انتقال به قرمز می یابد. علاوه بر این، مشاهده شد که با تغییر جنس کره از طلا به نقره قله های خاموشی دیگری در طیف خاموشی از شعاع های پایین، تقریبا از 20 نانومتر، شروع شده و همرا ه با افزایش اندازه بر شدت انها به تدریج افزوده می شودو از شدت قله اصلی کاسته می شود. مورد دیگری که مورد بررسی قرارگرفت اثر ضریب شکست محیط احاطه کننده نانو کره ها بر طیف خاموشی آنها می باشد. طبق نتایج حاصل شده با افزایش ضریب شکست محیط احاطه کننده نانوکره های طلا، قله خاموشی مجددا انتقال به قرمز میابد علاوه بر این بر شدت آن افزوده می شود. با تغییر جنس از طلا به نقره، باز هم قله های فرعی نمایان شده اما اینبار قله اصلی خاموشی با شدت یکسان در محیط های مختلف ظاهر شده واز شدت آن کاسته نمی شود. در بررسی های انجام شده روی نانوذرات هسته – پوسته با جنس ها و اندازه های مختلف و نیز در محیط هایی با ضریب شکست متفاوت، رفتارهای متقاوتی در قله خاموشی دیده شد. طبق انتظار، با افزایش شعاع هسته یا پوسته و یا هر دو، مکان قله خاموشی انتقال به قرمز داشته و بسته به جنس هسته و پوسته شدت های متفاوتی را از خود نشان می دهد. همچنین اثر تغییرضریب شکست محیط نیز باعث جابه جایی قله به سمت طول موج های بالاتر می شود. نکته قابل توجه این است که اثر پوسته بر طیف خاموشی موثر بوده و متناسب با نوع و جنس پوسته رفتارهای متفاوتی در طیف دیده می شود. آخرین موردی که بررسی شد، طیف خاموشی نانو ساختارهای متشکل از تعدادی نانو کره طلا که با فاصله های مختلف در یک آرایه 1 بعدی واقع شده اند می باشد. در این مورد نیز دیدیم که مکان قله خاموشی با تغییرات تعداد ذرات موجود در آرایه و نیز با تغییر فاصله بین آنها تغییر می کند. در مورد اول، قله انتقال به قرمز یافته و به سمت طول موج های بالاتر پیش می رود ضمن اینکه بر شدت آن نیز افزوده می شود اما در مورد دوم رفتار طیف کاملا بر عکس بوده و انتقال به آبی میابد و از شدتش نیز کاسته می شود

چکیده پایان نامه (شامل خلاصه، اهداف، روش های اجرا و نتایج به دست آمده): یکی از جالب ترین ویژگی های نانوذرات فلزی، خواص نوری آن ها است، که متناسب با شکل و اندازه نانوذرات تغییر می کند. در نانوذرات فلزی تشدید پلاسمون سطحی عامل خواص نوری منحصر به فرد آن ها است. با شناخت تأثیراتی که تغییر شکل و اندازه نانوذرات فلزی می تواند روی مقدار تشدید فرکانس پلاسمون سطحی بگذارد، می توان از فواید و کاربردهای آن در تکنولوژی بهتر استفاده نمود. در این تحقیق نشان داده می شود که هر چه اندازه نانوذرات فلزی در مقایسه با اندازه ی طول موج کوچک تر شوند، حالت دوقطبی تشدید پلاسمون سطحی دارای اهمیت بیشتری می شود. در این تحقیق، محاسبات برای شکل کروی بر اساس تئوری مای و در اشکال غیر کروی بر اساس تقریب دوقطبی گسسته انجام شده که با استفاده از تقریب دوقطبی گسسته به نتایج مشابه تئوری مای می رسیم. در شکل های مکعب، مکعب مستطیل، بیضی گون، استوانه و آرایه ی بیضی گون با افزایش طول بزرگ در حالتی که میدان موازی با آن است، کاهش انرژی مشاهده می شود و هنگامی که میدان عمود بر طول بزرگ است انرژی تغییرات چندانی ندارد. در مقایسه ی بین اشکال هم حجم اما با تعداد گوشه های متفاوت، مشاهده می شود که از شکل مکعب به سمت کره، افزایش گوشه ها منجر به کاهش طول موج تشدید پلاسمون سطحی می گردد. در آرایه نانوذرات نیز دونکته دارای اهمیت است؛ یکی افزایش فاصله بین آن ها که منجر به کاهش طول موج تشدید می شود و دوم با تغییر شکل نانوذرات آرایه، از کره به سمت بیضی گون، افزایش طول موج تشدید مشاهده می شود.

در این تحقیق با استفاده از روش های آماری و پردازش تصاویر درنرم افزار مطلب، تصاویربه دست آمده از آنالیزمیکروسکوپ نیروی اتمیِ نانوذرات را که از روش های مختلف لایه نشانی بدست آمده اند را، تبدیل به ماتریس های عددی کرده و سپس با نوشتن برنامه ای تابع توزیع داده ها و سطوح هم ارتفاع را رسم می کنیم. سپس خواص خود شباهتی را با استفاده از بعد فرکتالی بررسی و در نهایت مقایسه ای بین سطوح مختلف با زبری و اندازه دانه مختلف انجام می دهیم. تابع همبستگیِ نمونه ها محاسبه شده و از روی آن زبری را بدست می آوریم. بنابراین می توان صرف نظر از جزئیات ساخت، نمونه ها را بر اساس زبری دسته بندی کرد. همچنین با محاسبه بعد فرکتالی، محدوده فرکتالی بودن نمونه ها و اینکه آیا تک فرکتالی یا چند فرکتالی هستند، بررسی می شود. با بررسی نمودار سطوح هم ارتفاع در مورد اندازه نانوذرات تولید شده در هر نمونه بحث می کنیم. بررسی پهن شدگی تابع توزیع نمونه ی شامل نانوذرات نقره قبل و بعد از اعمال پلاسما بیانگرآن است که این ذرات پس از اعمال پلاسما با اندازه 50 تا 100 نانومتر ساخته شده اند. بررسی بعد فرکتالی هم بیانگر آن است که نانوذرات نقره در محدوده بزرگتری خودمتشابه اند.

هدف از این تحقیق، تولید نانوذرات نقره به روش کند و سوز لیزری در محیط های مختلف و مشخصه یابی آن ها می باشد. برای این منظور از لیزرپالسی نئودیوم – یاگ با طول موج 1064 نانومتر، آهنگ تکرار 10 هرتز، پهنای پالس 6 نانو ثانیه و انرژی 270 میلی ژول در هر پالس برای تولید نانوذرات در محیط های اتانول، آب دو بار یونیزه و محلول سدیم دو دسیل سولفات 05/0 مولار استفاده شده است. خواص اپتیکی نانوذرات تولید شده، توسط آنالیزهای طیف سنج مرئی– فرابنفش، میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ تفرق نور پویا مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر گذشت زمان بر پایداری نانوذرات و تاثیر دستگاه التراسونیک بر تغییر اندازه نانوذرات، بررسی گردید. نتایج طیف سنج مرئی– فرابنفش نشان می دهد که بیشینه جذب اپتیکی نانوذرات در محیط اتانول و سدیم دو دسیل سولفات 05/0 مولار در طول موج 400 نانومتر و در محیط آب خالص دو بار یونیزه، در طول موج 402 نانومتر است که این بیشینه جذب مختص نانوذرات نقره می باشد. نتایج میکروسکوپ تفرق نور پویا نشان می دهد که اندازه نانوذرات تولید شده در محیط اتانول، پس از 45 دقیقه قرار گرفتن در حمام التراسونیک، کوچکتر می شوند ولی در محیط آب و محلول سدیم دو دسیل سولفات 05/0 مولار، باعث افزایش اندازه نانوذرات شده است که دلیل این امر آن است که حباب های شکل گرفته در محیط اتانول در هنگام قرار گرفتن در حمام التراسونیک، انرژی بالایی داشته و می تواند اتصال زنجیروار نانو ذرات نقره در این محیط را بشکند و نانوذرات را به اندازه های کوچکتری تقسیم کند. نتایج میکروسکوپ تفرق نور پویا نشان می دهد که در بازه زمانی یک هفته ای، بیشترین افزایش اندازه نانوذرات در محیط اتانول و کمترین افزایش اندازه، در محیط آب دیده می شود. همچنین، گذشت زمان 2 ماهه از تولید نانوذرات، نشان می دهد که رسوب نانوذرات در محلول سدیم دو دسیل سولفات 05/0 مولار بیشتر از دو محیط دیگر است که دلیل این امر، نمکی بودن این محیط است. همچنین نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری پس از گذشت دو هفته نشان می دهد که نانوذرات تولید شده در محیط اتانول و محلول سدیم دو دسیل سولفات 05/0 مولار، کروی شکل هستند.

هدف از این تحقیق تولید نانوذرات نقره به روش کندوسوز لیزری در محلول های مختلف و مشخصه یابی آن ها می باشد . برای این منظور از لیزر پالسی نئودمیم یاگ در هارمونیک اول آن با طول موج 1064 نانومتر و آهنگ نرخ تکرار 10 هرتز و پهنای پالس 6 نانوثانیه ، انرژی پالس 270 میلی ژول بر پالس برای تولید نانوذرات نقره در سه محلول آب مقطرخالص دوبار یونیزه ، محلول 8/0 درصد پلیمر پلی وینیل الکل و محلول استون خالص استفاده شد . خواص اپتیکی نانوذرات نقره تولید شده ، توزیع اندازه نانوذرات بر حسب شدت و تعداد و حجم و کلوخه شدن نانوذرات نقره تولید شده توسط آنالیزهای طیف سنجی مرئی- بنفش ، میکروسکوپ الکترونی عبوری و پراکندگی دینامیکی نور پویا مورد بررسی قرار گرفت . همچنین اثر پایداری نانوذرات تولید شده در محلول ها بعد از گذشت زمان یک هفته مورد بررسی قرار گرفت . طیف جذبی نانوذرات نقره تولید شده در آب دوبار یونیزه شده ، قله جذب اپتیکی را در طول موج 402 نانومتر نشان می دهد . توزیع اندازه دینامیکی نانوذرات نقره در این نمونه نشان از وجود دو نوع نانوذره ریز می دهد . قله جذب اپتیکی نانوذرات نقره تولید شده در محلول 8/0 درصد پلیمر پلی وینیل الکل در حدود 408 نانومتر می باشد و در استون خالص 406 نانومتر می باشد . این نشان می دهد که قله جذب نانوذرات نقره در محلول حاوی پلیمر بالاتر از استون و آب خالص می باشد . با بررسی پراکندگی دینامیکی نورپویا برای نانوذرات نقره در سه محلول مورد نظر در روز اول آزمایش و یک هفته بعد ازآن ، مشاهده شد که برای بررسی شدت ، تغییرات قابل ملاحظه ای رخ نداده است و قله های روز اول ، در هفته بعد نیز مشاهده شده است . در بررسی نمودار حجم مشاهده شد که در آب دوبار یونیزه تغییرات خاصی اتفاق نیافتاده ولی در محلول 8/0درصد پلیمر پلی وینیل الکل بعد از گذشت یک هفته ، حجم نانوذرات ریز بیشتری را به خود اختصاص داده اند و در استون نیز که در روز اول ذرات بسیار ریز بودند ، با گذشت یک هفته با کمی کلوخه شدن ، نانوذرات بزرگتری تولید شده است . به طور کلی نانوذرات نقره در این محلول ها دارای پایداری خوبی هستند . تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان داد که این نانوذرات کروی شکل هستند و از توزیع یکنواختی برخوردار هستند .

کندوپاش لیزری از یک هدف مس در محلول آب و در محلول آب با غلظت 2/0 مول سدیم دودسیل سولفات(sds) توسط هارمونیک دوم از لیزر نئودمیوم– یاگ (532 نانومتر) با انرژی پالس280 میلی ژول انجام شد. مشخصه یابی اپتیکی نانو ذرات تولید شده توسط طیف سنج مرئی- ماوراء بنفش و طیف فوتولومینسانس انجام گرفت. طیف جذبی مرئی- ماوراء بنفش در محلول آب و محلول آب با غلظت 2/0 مول sds به ترتیب قله جذبی 265 نانومتر و 300 نانومتر نشان می-دهد. گاف انرژی محاسبه شده در محلول آب در حدود 3/2 الکترون ولت و در محلول آب با غلظت 2/0 مول sds در حدود 3/3 الکترون ولت است. این مقدار گاف انرژی متعلق به نانو ذرات اکسید مس نوع اولcu2o)) است. طیف نشری فوتولومینسانس نانو ذرات تولید شده در محلول 2/0 مول sds یک قله 420 نانومتر نشان می دهد از آنجا که مشخصات طیفی نانو ذرات اکسید نوع اول مس (cu2o ) در همین محدوده طیفی است، مجددا تولید نانو ذرات اکسید مس نوع اول تایید می شود. توزیع اندازه ذرات و کلوخه شدن ذرات توسط پراکندگی دینامیکی نور و میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی ومشخصه یابی شده که با توجه به نتایج بدست آمده با افزودن sds به محلول، نانو ذرات کوچکتر و کلوخه شدن کمتر مشاهده می شود که علت آن نقش پوششی sds در برابر کلوخه شدن است. نتایج میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که نانو ذرات تولید شده عمدتا کروی شکل هستند و میانگین اندازه ی آن ها در آب50 نانومتر و در محلول آب با غلظت 2/0 مول sds، 15 نانومتر می باشد.

در این پژوهش به بررسی مکانیسمهای مختلف جهت تعیین سایز نانوذرات پرداختهایم و در نهایت بطور تجربی در این زمینه تحقیق کردهایم و به مقایسه نتایج پرداخته ایم. یکی از معضلات بررسی و شناخت نانوذرات و البته یکی از مهمترین آنها تعیین سایز نانوذرات میباشد، البته این کار با عکس برداری از آنها امکان پذیر است که در این زمینه از سیستم های tem و در مورد ذرات بزرگتر از sem استفاده میشود. بجز آن آنالیز دیگری بنام dls نیز در این زمینه به ما کمک میکند تا بتوانیم از طریق پراکندگی فوتون ها در اندرکنش با نانوذرات به اندازهگیری سایز آنها بپردازیم. هر دوی این روشها از گرانترین روشهای اندازهگیری سایز نانوذرات میباشد. روش دیگر اندازهگیری سایز نانوذرات که بصورت تئوری است، استفاده از نظریه ای موسوم به تئوری مای می باشد. این روش توسط مای در سال 1908 پیشنهاد شد. بدین ترتیب که با اثر گذاری سایز نانوذرات فلزی بر قله جذب پلاسمونی آنها و نانوذرات نیمه هادی بر قله جذب اکسیتونی آنها میتوان به سایز نانوذرات پی برد. بدیهی است که مکان پیک جذبی خود تابعی از سایز نانوذرات می باشد ولی در روش مای با استفاده از پهنای قله جذبی به محاسبه سایز میپردازیم. در این پایان نامه ابتدا به تهیه دو سری نانوذره فلزی طلا و نقره به روش کند و سوز لیزری پرداختهایم. برای ایجاد تنوع در سایز نانوذرات، شدت پرتو لیزر را در نمونه گیری ها تغییر داده ایم، سپس با انجام عکس برداری tem و اندازه گیری dls سعی در تعیین سایز نانوذرات داشتهایم و نتایج فوق را با سایزهای محاسبه شده از روش مای مقایسه کردهایم. در تهیه هر سری نانوذرات انرژی پالس متغیر بود که اثر مهمی در اندازه نانوذرات دارد.

پلاسما ترکیبی از الکترونها،یونها و اتمهای خنثی است، در واقع پلاسما یک گاز بسیار داغ یونیزه شده است.پلاسمای سرد(پلاسمای غیر تعادلی)، پلاسمایی است که در آن تعداد برخوردها کم است لذا انرژی الکترون که باید از طریق برخورد به یون منتقل شود برای الکترون باقی خواهد ماند.بنابراین الکترونها بسیار داغ و یونها بسیار کم انرژی اند.پلاسمای غبار آلود گاز یونیزه شده ایبا دمای پایین است که شامل الترونها، یونها و دانه های غبار با ابعاد میکرون یا کوچکتر از میکرون است که به صورت منفی یا مثبت باردار شده اند.در چنین شرایطی ذرات غبار به دلیل مجموعه ای از جریانهای یون و الکترون از پلاسمای زمینه می توانند باردار شوند.بنابراین بار غبار متغییر دینامیکی دیگری محسوب می شود که پلاسمای غبار آلود را از پلاسمای یون-الکترون معمولی تمییز می دهد.در این پایان نامه پتانسیل ذرات غبار و سولیتونها در پلاسمای غبار آلود در فصل 1 آنالیز شده است.امواج در پلاسما در فصل 2 توضیح داده شده است.فصل3 به بررسی چندین مقاله مشابه اختصاص داده شده است.تحقیق در فصل4 توضیح داده شده است.در فصل4پتانسیل ذرات غبار در پلاسمای غبارآلود یون-الکترون مطاله وسپس مسئله را برای یک یون دو دماییبررسی کردیم، پتانسیل ذرات عبار و ظرفیت آنهامحاسبه و بحث شد.سرانجام یک مدل جدید تولید شد که در آن اثر تغییر اندازه غبار، بار و جرم بر ویژگیهای امواج سولیتاری صوتی غبار در یک پلاسمای غبارآلود مغناطیسی محاسبه و جوابهای سولیتاری آن بدست آمد.

در این رساله ،ساختار جدیدی از لیزرگسیل سطحی کاواک عمودی vcsel با استفاده از ترکیب لایه کریستال نوری و چاه کوانتومی معرفی می گردد. هدف اساسی در طراحی رسیدن به لیزر گسیل سطحی کاواک عمودی کریستال نوری با بهره بالا می باشد . این رساله نتایج کلیدی در خصوص بالابردن بهره لیزرهای vcsel با رویکرد به طول موثر کاواک و تعداد چاه کوانتومی راارائه می دهد . در این رساله مروری بر مفاهیم مهم فیزیکی حاکم بر رفتار vcsel بخصوص ساختار های ترکیب شده با کریستال نوری پرداخته سپس به بررسی مدل عددی vcsel می پردازیم و در نهایت ساختاری را معرفی و با استفاده از نتایج مدلسازی به ضریبی از طول کاواک میرسیم که با ثابت نگه داشتن این ضریب و تغییرات در ساختار ناحیه فعال لیزر گسیل سطحی کاواک عمودی به بالاترین بهره دست می یابیم.از جمله تغییراتی که در ساختار vcsel صورت دادیم می توان به تغییر در تعداد چاههای کوانتومی در ناحیه فعال ،تغییردر طول کاواک و در نهایت استفاده از کریستال نوری در dbr بالا نام برد .

هدف از انجام پایان نامه این است که خواص اپتیکی نانو ذرات فلزی را به خصوص تاثیر اندازه و شکل ذرات و ضریب شکست محیط احاطه کننده بر روی آنها را بررسی کنیم. در نانو ذرات فلزی تشدید پلاسمون سطحی مسول خواص منحصر به فرد آنهاست. با افزایش اندازه ی نانو ذرات کره، مکعب و بیضیگون و ضریب شکست محیط اطراف، مکان قله های خاموش و حتی تعداد آنها در فرکانس ها و طول موج های مختلف از ناحیه فرابنفش تا فروسرخ تغییر می کند. علاوه براین اثر کشیدگی دیسک و مکعب مستطیل را هنگامی که با میدان الکتریکی موازی یا عمود است بررسی کردیم با افزایش اندازه نانو ذرات در راستای میدان شیفت انرژی به سمت طیف قرمز را داریم. در کره با هسته مس و پوست? دی اکسید مس با افزایش ضخامت پوسته شیفت به قرمز را داریم. در مقایسه بین اشکال هم حجم اما تعداد گوشه های متفاوت که از شکل مکعب به سمت کره بود نتیجه گرفتیم که طول موج تشدید پلاسمون سطحی کاهش می یابد. در تمام این بررسی ها از تئوری تقریب دو قطبی الکتریکی گسسته استفاده شده است که بر اساس زبان فرترن نوشته شده است.

هدف از این پژوهش تجربی تحقیق بر اثر میزان نمک طعام (nacl) در محیط کندوسوز لیزری بر نانو ذرات نقره ای است که به روش کندوسوز لیزری تولید می شوند.بدین منظوربا استفاده ازپالس 7 نانوثانیه و دانسیته j/cm2 5 و طول موج nm532 لیزر نئودیمیوم یاگ(nd:yag) در 4 نوع غلظت مختلف محلول nacl در شرایط یکسان اقدام به تولید نانو ذرات نقره به روش کندوسوز لیزری کردیم. خواص اپتیکی، توزیع اندازه ذرات، کلوخه شدن نانو ذرات نقره تولید شده توسط طیف سنج مرئی.فرابنفش، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی وآنالیزهای pl,dls,xrd,ftir بررسی شد. همچنین اثر غلظت nacl بر رشد و پایداری ذرات نیز مورد بررسی قرار گرفت. طیف جذبی برای نانو ذرات تولید شده در غلظت های مختلف از محلول nacl گرفته شد که قله جذب اپتیکی بلافاصله پس از تولید نانو ذره حدود طول موج nm400 بوده است.تصاویر tem گرفته شده از این نمونه ها نیز نشان می دهد ذرات حاصل کروی شکل بوده واز توزیع تقریباً یکنواختی برخوردارندو متوسط اندازه آن ها زیر nm10 می باشد.با مقایسه توزیع اندازه بدست آمده از آنالیز sem و temنانوذرات نقره در این نمونه هاوجود دو نوع ذره را نشان می دهد، ذرات بسیار ریز و ذرات بسیار درشت که به دلیل کلوخه شدن ذرات تشکیل شده اند.

در حال حاضر لیزرهای فیبری به دلیل قابلیت حصول توان های بالا و ویژگی های یکپارچگی، کوک پذیری، کیفیت عالی باریکه، درخشایی زیاد و پایداری سیستم از جاذبه های بسیاری برخوردار هستند. در این پایان نامه به بررسی لیزرهای فیبری پرتوان دوغلافی موج پیوسته ی آلاییده به ایتربیم در بستر سیلیکا پرداخته شده است.ابتدا سیستم لیزر و سپس معادلات گرمای مورد پژوهش قرار گرفته است. در مرحله ی نخست،با حل معادلات نرخ تشدیدگر 2 روش تحلیلی و عددی، رفتار توان های دمش وسیگنال در طول تار در سه شیوه ی دمش پیشرو، دو جهتی و پسرو مورد ارزیابی قرار گرفت.پس از آن پارامترهای توان خروجی و طول بهینه به روش تحلیلی تعیین شده و نتایج آن با داده های حل عددی به روش رانگ – کوتای مرتبه ی چهار مقایسه گردید. درتمامی مراحل محاسبات عددی، جهت برآورده شدن شرایط مرزی از تکنیک الگوریتم سریع استفاده شده است. به علاوه، اثر پارامترهای غلظت، طول تار،ضرایب بازتاب آئینه ها و توان منبع دمش بر توان خروجی بررسی شده و بهینه شرایط عملکرد لیزر تعیین گردید. درمرحله ی بعد به بررسی گرما در راستای طولی و شعاعی پرداخته و اثرات گرمایی در یک لیزر فیبری مورد بررسی قرار گرفته و سپس روش های خنک سازی طبق آخرین استانداردها استخراج شده است.

در این رساله، ما به تولید نانو ذرات مس/اکسید مس توسط کند و سوز لیزری از هدف مسی در سه محلول 20 میلی لیتری پرداختیم. نمونه اول: محلول حاوی تتراهیدروفوران خالص (با زمان 20 دقیقه نوردهی) نمونه دوم: غلظت 8/0 درصد وزنی پلی استایرن در تتراهیدروفوران خالص( با زمان نوردهی 20دقیقه) و نمونه سوم: غلظت 8/0 درصد وزنی پلی استایرن در تتراهیدروفوران خالص( با زمان نوردهی 40دقیقه) می باشد. آزمایش توسط هارمونیک اول لیزر نئودیمیم یاگ با طول موج 1064نانومتر وبا انرژی هر پالس 280میلی زول انجام شد. برای تعیین ویژگی ها و خواص اپتیکی نانو کامپوزیت های تولید شده از طیف جذبی مرئی-فرابنفش، طیف نشری فوتولومینسانس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنجی پراکندگی دینامیکی نور و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس. ما تاثیر زمان نوردهی بر خواص اپتیکی نانو کلوئیدهای مس/اکسید مس تولید شده دو نمونه یکسان غلظت 8/0 درصد وزنی پلی استایرن در تتراهیدروفوران خالص را یکبار بعد از 20 دقیقه نوردهی و نمونه دیگر بعد از 40 دقیقه نوردهی، مورد بررسی قرار دادیم. مشاهده شد که طیف جذبی مرئی-فرابنفش برای محلول فاقد پلیمر دارای یک قله در 280نانومتر که ناشی از وجود لایه پوسته اکسید اول مس در محلول است و برای دو نمونه یکسان دارای پلیمر دو قله جذب در محدوده 300 و 600 نانومتر مشاهده شد که ناشی از وجود هر دو اکسید اول و دوم مس است که مربوط به تبدیل برخی از لایه های فوقانی پوسته از cu2oکه به حالت ترمودینامیکی پایدار لایه های cuoتبدیل شده است. در طیف نشری فوتولومینسانس نانو ذرات دارای دوقله در 370 نانومترکه انرژی تحریکی و قله دیگر در 430 نانومتر که مربوط به اکسید اول مس است.طیف سنجی پراکندگی دینامیکی نور نشان می دهد که نانو ذرات تولید شده در محلول حاوی پلیمر بعد از 20 دقیقه نوردهی دارای پایداری بیشتری است اما میانگین اندازه آن ها کوچکتر است نسبت به محلول یکسان دیگر بعد از 40 دقیقه نوردهی. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری میانگین اندازه 40نانومتر را در محلول حاوی پلیمر بعد از 40 دقیقه نوردهی نشان می دهد.