نام پژوهشگر: نجمه سادات کاظمی

محاسبه ی خواص نوری نانوکامپوزیت های پلیمری آمیخته با نانوذرات فلزی خالص
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه شاهد - دانشکده علوم پایه 1390
  نجمه سادات کاظمی   رضا پورصالحی

نانوکامپوزیت های پر شده به وسیله ی نانوذرات فلزی به علت ویژگی های نوری و از جمله خواص پلاسمونیک امروزه مورد توجه گسترده است. خواص نوری نانوکامپوزیت های آمیخته با نانوذرات فلزی به خواص پلیمر مورد استفاده که در بیشتر موارد شفاف است و همچنین خواص نوری نانوذرات پرکننده ی پلیمر بستگی دارد. هدف از انجام این پژوهش محاسبه ی خواص نوری نانوکامپوزیت های پلیمری آمیخته با نانوذرات طلا و نقره است. برای انجام محاسبات از پلی کربنات به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شده است. اندازه و شکل نانوذرات پرکننده ی پلیمر یکی از مهمترین عوامل موثر بر خواص پلاسمونیک و در نهایت طیف خاموشی نانوکامپوزیت های فلزی است. روش های متعددی برای بررسی خواص نوری نانوکامپوزیت های فلزی به کار می رود که بر پایه ی نظریه های جذب و پراکندگی نور به وسیله ذرات با ابعاد کوچکتر و یا قابل مقایسه با طول موج نور استوار است. برای استفاده از نظریه های مختلف برای ذرات پرکننده با ابعاد کمتر از 100 نانومتر باید تغییراتی وابسته به اندازه در آنها صورت گرفته و با توجه به تغییر خواص ذرات در این محدوده این داده ها بهینه سازی شوند. مهمترین نظریه های مورد استفاده نظریه ی مای است که در انجام محاسبات باید از توابع دی الکتریک بهینه شده و اصلاح شده برای نانوذرات پرکننده ی ماتریس پلیمری استفاده کرد. خواص نوری ذرات پرکننده ی ماتریس پلیمری به ماتریس پلیمری مورد استفاده، جنس، شکل و اندازه ی ذرات پرکننده بستگی دارد. شبیه سازی ها امکان محاسبه ی خواص نانوکامپوزیت های آمیخته با نانوذرات فلزی با شکل و اندازه ی گوناگون را فراهم میآورد. در این پژوهش در ابتدا خواص نوری نانوکامپوزیت های پلیمری و کاربردهای آنها در حوزه ی پلاسمونیک بررسی شد. در ادامه فرمول بندی کلی جذب و پراکندگی موج الکترومغناطیسی از یک هدف دلخواه به عنوان مبانی روش مورد استفاده برای انجام محاسبات آورده شد. جذب و پراکندگی ذرات کروی بر مبنای نظریه ی مای در ادامه مورد بررسی قرار گرفته و سرانجام طیف خاموشی نانوکامپوزیت های پلی کربنات آمیخته با نانوذرات نقره و طلا محاسبه شد. نتایج محاسبات بستگی طیف خاموشی نانوکامپوزیت به اندازه ی ذرات پرکننده را به خوبی نشان داد. با توجه به نتایج محاسبات بیشینه ی طیف خاموشی با افزایش اندازه ی ذرات پرکننده به طرف طول موج های بلندتر منتقل می شود. در این صورت با استفاده از ذرات پرکننده با ابعاد مختلف می توان بیشینه ی جذب نانوکامپوزیت ها را تغییر داد و از آنها برای ساخت برخی قطعات مانند صافی های اپتیکی استفاده کرد