در این پروژه پس از لایه نشانی ساختارهای لایه نازک sno2 و پوشش های دوتایی- دوتایی sno2-zno، خواص الکتریکی، اپتیکی و ساختاری آنها ، همچنین اثر ناخالصی فلوئور، f ،و نیز تاثیر لایه نشانی لایه های ضدبازتاب بر روی آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه ها به روش "اسپری پایرولیزیز" تهیه سپس مقاومت الکتریکی سطحی، ضریب هال، تراکم ناخالصی و میزان شفافیت در گستره ی مرئی این نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که میزان عبور لایه های ترکیبی sno2-zno از نمونه ی sno2 بالاتر است. در حالی که مقاومت الکتریکی سطحی لایه های ترکیبی بیشتر از sno2 می باشد. گاف انرژی، ضریب جذب و ضریب شکست با استفاده از طیف عبوری اپتیکی تعیین گردید که نشان دهنده ی افزایش پهنای گاف انرژی با افزایش تراکم ناخالصی می باشد. اثر نشاندن لایه های ضدبازتاب mgf2، sio2 بر پاسخ نوری نمونه ها ابتدا شبیه سازی مورد مطالعه قرارگرفت و بدین ترتیب ضخامت بهینه برای لایه های ضدبازتاب روی نمونه ها تعیین گردید. لایه ها ی مورد نظر به کمک دستگاه تبخیر حرارتی vas بر روی نمونه ها نشانده شد. نتایج به دست آمده بیانگر کاهش بازتابش نمونه ها و افزایش میزان عبور نوری لایه ها می باشد.

نانوذرات فلزات نجیب محصور در محیط دی‏ الکتریک به علت خواص برجسته‏ نوری خطی و غیرخطی‏ اشان همواره مورد توجه بوده‏ اند. این توجه به خصوص به علت خواص نوری این مواد می باشد که برآمده از پدیده تشدید پلاسمای سطحی است. پس از تولید و گسترش انواع لیزرهای پالسی خصوصا از مرتبه‏ فمتوثانیه، بررسی این‏گونه مواد وارد مرحله‏ جدیدی شد. در این پایان‏ نامه، پاسخ نوری و گرمایی مواد نانوترکیبی شامل نانوذرات نقره محصور در محیط دی‏ الکتریک تحت تابش لیزر پالسی با دوره‏ فوق کوتاه با استفاده از مدل‏های نظری ارزیابی می‏ شود. ما در ابتدا جهت تبیین دینامیک گرمایی نانوذره، از مدل دودمایی بهره گرفتیم. سپس در مرحله‏ بعد مدل سه‏ دمایی که شامل انتقال انرژی به محیط اطراف نیز می‏ شود را به کار می‏ بریم. از آنجا که در کاربرد پالس‏های لیزری با دوره‏ فوق کوتاه، برای تبیین دینامیک الکترون‏ها در زمان‏های بسیار کوتاه، الکترون‏ها در تعادل گرمایی نیستند، دینامیک الکترون‏ها در این فاصله‏ زمانی که به رژیم غیر گرمایی موسوم است، توسط معادله‏ بولتزمن به درستی قابل بیان است. برای بررسی پاسخ نوری، تغییرات تابع دی‏ الکتریک نقره را به کمک مدل "روزه‏ ای" (rosei) بررسی کردیم. این بررسی با استفاده از نتایج مربوط به معادله‏ بولتزمن و مدل سه‏ دمایی به طور جداگانه صورت گرفته و مقایسه شده‏ اند. در ادامه توجه خود را به پاسخ نوری غیرخطی نانوترکیب مورد بررسی معطوف کرده و سهم گذار بین نواری الکترون- داغ در پذیرفتاری مرتبه‏ سوم نانوذرات نقره را به دست می‏ آوریم. نشان داده خواهد شد که سهم الکترون- داغ در پذیرفتاری غیرخطی مرتبه‏ سوم، در محدوده‏ تشدید پلاسمای سطحی، افزایش چشم‏گیری دارد.

هنگامیکه نسبت غلظت سدیم بورهیدرید به نقره نیترات 2 به 1 باشد در اینصورت اگر محلول به روش اول تهیه شود، پایدار خواهد بود. محلول نانوذرات نقره تهیه شده به روش اول یکنواخت می باشد و نانوذرات آن دارای مورفولوژی مشابه اند در حالیکه نانوذرات سنتز شده به روش دوم، اندازه و مورفولوژی متفاوت دارند. انداز? نانوذرات نقره با کاهش سرعت هم زدن محلول،می تواند افزایش یابد و غیر از ذرات کروی شکل، امکان وجود اشکال دیگر نانوذرات نقره نیز در محلول وجود دارد. با افزایش غلظت سدیم بور هیدرید نسبت به نقره نیترات، محلولی حاصل می شود که ناپایدار بوده و انداز? نانوذرات آن در مقایسه با محلول پایدار، کمتر می باشد. با نیافزودن pvp به محلول، تشدید پلاسمون سطحی در طول موجهای بزرگتر از محلول حاوی pvp ظاهر می شود و میزان جذب بالا می رود، بنابراین انداز? نانوذرات درون محلول بزرگ می شود. افزودن pvp علاوه بر افزایش انداز? نانوذرات نقره، می تواند شکل نانوذرات نقره را نیز تغییر می دهد. با افزایش دما، خواص نوری نانوذرات نقره تغییر می کند.

در این تحقیق از میان فروسیال‏های فرو یا فری‏مغناطیس بر پایه‏ی آب، روغن یا مایع-فلز، در مرحله‏ی اول به سنتز فروسیال قطبی بر پایه‏ی آب حاوی نانوذرات مگنتیت؛ تحت اکسیژن هوا، به روش هم‏رسوبی پرداخته شد؛ و نتایج زیر به دست آمد: • نتیجه‏ی سنتز یک فروسیال دوفازی حاوی نانوذرات مگنتیت و مگمایت بود که مگمایت در نتیجه‏ی اکسایش تدریجی یون fe+2 به یون fe+3 به وجود آمده است. در مرحله‏ی دوم، با مشخصه‏یابی فروسیالات ساخته شده توسط دستگاه xrd، uv-vis، ft-ir و tem نتایجی به صورت زیر به دست آمد: • نتایج xrd، نشان داد که میانگین اندازه‏ی نانوذرات با افزایش ph محیط واکنش از 8 تا 11 کاهش یافت؛ که به دلیل افزایش هسته‏زدایی نانوذرات نسبت به رشدشان در محیط واکنش اتفاق می‏افتد. • مشاهده‏ی ناخالصی‏های بلوری مربوط به ترکیبات آهن در نمونه‏ی با 9ph=. • تنها تفاوت طیف پراش اشعه‏ی ایکس مگنتیت و مگمایت در قله‏ی پراش [440] است. و جابه‏جایی قله به سمت قله‏ی مشخصه‏ی مگمایت برای نمونه‏ی با 9ph= دوفازی بودن فروسیال ساخته شده را نشان می‏دهد. • طیف‏سنجی ft-ir، مشخصه‏ی جذبی فاز مگنتیت را در cm-1575 و cm-1430‏ و فاز مگمایت را در cm-113/638 نشان می‏دهد. • طیف‏های به دست آمده از طیف‏سنجی uv-vis شامل دوقله هستند؛ که یکی مربوط به نانوذرات مگنتیت و دیگری مربوط به نانوذرات مگمایت می‏شود. • طیف‏های uv-vis نتیجه‏ای از گذارهای الکتریکی مختلفی است که این گذارها، با توجه به وجود دو فاز مختلف، کمی پیچیده می‏شوند. • تغییرات گاف انرژی برحسب ph به اندازه‏ی نانوذرات وابسته است؛ بطوریکه با طیف‏سنجی uv-vis مجدد از نمونه‏های ساخته شده بعد از 60 روز، تغییرات گاف انرژی کوچک‏تر شده است. • طیف‏های مربوط به نمونه‏های سنتز شده، همگی، وجود این دو قله را نشان می‏دهند اما تغییرات نسبی شدت در این دو قله، با افزایش ph روند مشخصی را نشان نداد و برای گرفتن نتایج بهتر نیاز به بررسی‏های بیشتری است. در مرحله‏ی سوم، ضریب عبور نوری نمونه‏های ساخته شده تحت میدان‏های مغناطیسی مختلف بررسی شد؛ که نتایجی به صورت زیر به دست آمد: • ضریب عبور نوری در هر نمونه، با بالا رفتن میدان مغناطیسی، به صورت غیرخطی، افزایش یافت. • ضریب عبور نوری با افزایش ph، در نتیجه‏ی کوچک‏ شدن اندازه‏‏ی نانوذرات، کاهش یافت؛ تنها مورد استثناء، 43/9ph= و 18/10ph= است که رفتار غیرعادی در مقابل افزایش میدان از خود نشان می‏دهند و نیاز به بررسی بیشتری دارند. در ضمن، رفتار ضریب عبور نوری نمونه‏های ساخته شده در میدان‏های پایین (در حدود mt4) بر همین منوال است. • هدایت الکتریکی ویژه‏ی فروسیال‏، در حالت کلی، با افزایش ph افزایش یافت؛ اما روند تغییرات به آسانی قابل پیش‏بینی نیست؛ و مطالعات بیشتری را می‏طلبد.

در دهه‏ های اخیر، نانوذرات فلزات نجیب محصور در یک محیط دی‏ الکتریک به علت خواص ویژه نوری‏ خطی و غیرخطی‏ همواره مورد توجه قرار گرفته‏ اند. این خواص ویژه، ناشی از پدیده تشدید پلاسمای سطحی (surface plasmon resonance) به علت محدود کردن فلز در ابعاد نانو می‏باشد که منجر به جذب شدید نور حول و حوش بسامدی تحت عنوان بسامد تشدید پلاسمای سطحی می‏شود. از یک سو بر اثر جذب انرژی نورانی، دمای محیط افزایش می‏یابد و از سوی دیگر خواص نوری این نانوترکیبات تحت تغییر دما دست‏خوش تحول می‏شود. این تحولات مستقیما به تغییر در سهم گذارهای درون‏ نواری و بین‏ نواری فلز، به علت تغییر دما مربوط می‏شود. در این تحقیق، خواص نوری-گرمایی نانوذرات نقره محصور در سیلیس (ag:sio2) را مورد تحلیل و بررسی قرار می‏دهیم. بررسی‏ ها نشان می‏دهد که تحول گرمایی سهم درون‏ نواری فلز نقش اساسی را در تعیین خواص نوری-گرمایی این مواد، حول و حوش فرکانس تشدید پلاسمای سطحی، ایفا می‏کند. در این پژوهش، به سهم اثرات گرمایی در پاسخ نوری غیرخطی این نانوترکیب پرداخته شده است. در همین راستا ابتدا با استفاده از مدل‏های موجود، دینامیک گرمایی محیط را بر اثر جذب انرژی نورانی لیزر پالسی محاسبه کرده و سپس با استفاده از خواص نوری-گرمایی، که در بالا به آن اشاره شد، سهم گرمایی را در پاسخ نوری غیرخطی این نانوترکیبات، تحت تحریک لیزر پالسی ارزیابی کرده‏ ایم.

دینامیک گرمایی نانو ذرات پخش شده در یک محیط دی‏الکتریک از دیدگاه فیزیکی بسیار حائز اهمیت است. به منظور بررسی دینامیک گرمایی این مواد تحت تاثیر لیزر پالسی مدلی ارائه می‏گردد که بر اساس تبادل انرژی در اجزائ مختلف محیط می‏باشد در حقیقت سازوکار انتقال انرژی در محیط دی‏الکتریک در تعیین دینامیک محیط بسیار حائز اهمیت است. مواد نانو ترکیبی شامل نانو ذرات فلزات نجیب محصور در یک دی‏الکتریک به علت خواص نوری خطی و غیر خطی منحصر به فردشان که ناشی از پدیده تشدید پلاسمای سطحی است مورد توجه گروه‏های مختلف قرار گرفته‏اند. دمای محیط می‏تواند بر اثر جذب انرژی نورانی تغییر کند. اما هنگامی که مشخصه ابعاد فضایی و زمانی نمونه به ترتیب قابل مقایسه با مسیر آزاد میانگین و زمان واهلش فونون‏ها باشد، مدل‏های کلاسیک انتقال انرژی در محیط که با توجه به معادله پخش فوریه داده می‏شود اعتبارشان را از دست می‏دهند. در این موارد باید از معادله بولتزمن استفاده شود. این معادله فقط برای حالات خاص با هندسه ساده قابل محاسبه است. در این تحقیق یک روش تقریبی دیگر موسوم به تقریب بالستیک- پخش (ballistic- diffusive) مورد استفاده قرار گرفته است. اساس این تقریب بر تقسیم فونون‏ها به دو بخش بالستیکی و پخش استوار است. همچنین بر خلاف تقریب فوریه در این روش برای فونون‏ها یک سرعت محدود در نظر گرفته می‏شود. با استفاده از این رهیافت و رهیافت فوریه، دینامیک گرمایی یک محیط تحت تابش لیزر پالسی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این کار ابتدا یک ذره تنها در نظر گرفته شد و سپس تاثیر ذرات دیگر روی دینامیک گرمایی محیط، با ارائه یک مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. محاسبات انجام شده در این تحقیق نشان داد که دینامیک گرمایی در این دو رهیافت می‏تواند متفاوت باشد. در حقیقت هنگامی که ابعاد مشخصه سیستم کوچکتر یا قابل مقایسه با پویش آزاد فونون‏ها در محیط باشد، دینامیک گرمایی به دست آمده از رهیافت بالستیک- پخش کند تر از مقادیر به دست آمده از رهیافت فوریه می‏باشد. در پایان با استفاده از دمای الکترونی‏ای که از تقریب بالستیک- پخش و فوریه به دست آمد تغییرات تابع دی‏الکتریک برای نانو ذرات نقره محاسبه شده، و سپس با استفاده از نظریه محیط موثر ماکسول- گرنت تغییرات تابع دی‏الکتریک را برای نانو ترکیب نقره محاسبه، و نتایج این دو رهیافت را بایکدیگر مورد مقایسه قرار دادیم.

مواد نانو ترکیبی شامل نانوذرات فلزات نجیب محصور در یک محیط دی الکتریک، به علت خواص نوری خطی و غیرخطی منحصر به فردشان که ناشی از تشدید پلاسمای سطحی است، مورد توجه قرار گرفته اند. این خواص به خصوص به شکل و محیط نانوذره وابسته است. از جمله می توان به نانومیله های فلزی اشاره نمود. خواص نوری این نوع مواد را می توان با توجه به تنظیم نسبت طول به قطرشان به سادگی کنترل نمود. به منظور بررسی خواص غیرخطی، این مواد تحت تأثیر لیزرهای پالسی با پهنای زمانی متفاوت قرار می گیرند. جذب انرژی نورانی توسط محیط، از یک سو باعث افزایش دمای محیط می شود و از سوی دیگر خواص نوری محیط متأثر از این تغییر دما است. به منظور تبیین این تغییرات نوری، تعیین دینامیک گرمایی محیط اجتناب ناپذیر است. در این تحقیق، ابتدا خواص نوری نانومیله ها که حالت حدی نانو بیضی گون های کشیده است، مورد ارزیابی قرار گرفته، سپس مدلی ارائه شده است که امکان تعیین دینامیک گرمایی نانومیله های فلزی محصور در یک محیط دی الکتریک تحت تابش لیزر پالسی با دوره ی فوق کوتاه را فراهم می کند. بدین منظور از مدل سه دمایی که بر اساس تبادل انرژی بین اجزای تشکیل دهنده ی نانوترکیب است، استفاده می شود. همچنین اثر مقاومت گرمایی در فصل مشترک ذره- دی الکتریک بر دینامیک گرمایی محیط مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت، با توجه به دینامیک گرمایی محیط تحول زمانی خواص غیرخطی نوری محیط به دست آمد. این مدل جهت محاسبه دینامیک گرمایی نانو میله های طلای محصور در آب تحت پالس لیزری با دوره فوق کوتاه به کار می رود. بررسی های انجام شده نشان داد که شکل ذره در زمان های فوق کوتاه تأثیر چندانی بر دینامیک گرمایی این نانو ترکیبات نداشته و مقاومت گرمایی در سطح مشترک ذره- محیط، نقش تعیین کننده ای در دینامیک گرمایی نانو ترکیب ایفا می کند. همچنین خواص نوری غیرخطی این مواد متأثر از تشدید پلاسمای سطحی طولی و عرضی است. به گونه ای که تغییرات سطح مقطع جذب پیرامون این فرکانس ها به بیشینه مقدار خود می رسد.

در تحقیق حاضر، گونه ای سرامیک سنتی معرفی گردید که با استفاده از پودر لعاب دهی می شود. بدین منظور، نخست، نمونه های سرامیکی با تکنیک ساخت خرمهره به شیوه ی سنتی در کارگاه خرمهره سازی قم تولید شد. مطالعات مقدماتی با استفاده از آنالیزهای xrf، xrd و sem، روی این گونه سرامیک انجام گرفت. بررسی های عنصری از لعاب پودری نشان دهنده ی حضور مقادیر ناچیزی اکسید مس در حدود 2% است. بررسی عنصری از خاکستر مورد استفاده در لعاب پودری، حضور اکسیدهای معدنی گوناگون را نشان داد. با بررسی های ریزساختاری، حضور نانوذرات اکسید مس در این گونه سرامیک تأیید شد. در ادامه، با به کارگیری تکنیک ساخت خرمهره، نمونه های سرامیکی به صورت سیستماتیک تولید گردید. در تولید سیستماتیک سرامیک با به کارگیری تکنیک ساخت خرمهره، زمان پخت از 32 ساعت به شیوه ی سنتی در کارگاه قم، به 12 ساعت رسانده شد. از پخت های سوم و چهارم نتیجه گرفته شد که مواد پرکننده ی اکسید آلومینیوم، کائولن و تالک نقشی اساسی در ایجاد رنگ آبی فیروزه ای و همچنین نچسبیدن لعاب پودری به بدنه ی سیلیسی ایفا می کنند. بررسی های ریزساختاری از سطح لعاب نمونه ی تولیدی به روش سنتی در کارگاه خرمهره سازی قم و همچنین نمونه هایی که با به کارگیری تکنیک ساخت خرمهره در کوره ی الکتریکی به صورت سیستماتیک ساخته شد، بیانگر این است که اندازه ی ذرات اکسید مس عامل مهمی در افزایش یا کاهش غلظت رنگ آبی روی سطح سرامیک است. بدین صورت که افزایش اندازه ی میکرو و نانوذرات اکسید مس باعث افزایش غلظت رنگ آبی در سطح لعاب سرامیک های تولیدی است. همچنین، مقایسه ی ریزساختاری بین نمونه ی تولیدی به روش سنتی در کارگاه خرمهره سازی قم که در مدت زمان 32 ساعت پخته شد و نمونه ی شاهد که در کوره ی الکتریکی در مدت زمان 12 ساعت پخته شد، نشان دهنده ی آن است که زمان پخت نقش مهمی در رشد ذرات اکسید مس دارد. بنابراین، در نمونه ای که 32 ساعت برای پخت در کوره قرار گرفته است، ذرات اکسید مس فرصت بیشتری برای رشد داشته اند. بدین ترتیب، ذرات سوزنی شکل در ابعاد متوسط 5/6 میکرومتر تشکیل شده است. در صورتی که در نمونه ی شاهد که در کوره ی الکتریکی در مدت زمان 12 ساعت پخته شد، ذرات اکسید مس زمان کمتری برای رشد داشته اند. در نتیجه، ریزساختارهای سوزنی شکل تشکیل نشده است و ذرات با ابعاد متوسط 280 نانومتر تشکیل شده اند. عامل مهم دیگر در افزایش اندازه ی نانوذرات، مقدار مواد پرکننده در لعاب پودری اولیه است. بدین صورت که با افزایش میزان مقدار مواد پرکننده به لعاب پودری اولیه، ریزساختارهای بزرگ‎تری از اکسید مس تشکیل می شود که این افزایش ریزساختارها عامل مهمی در افزایش غلظت رنگ آبی در سطح سرامیک است. در ادامه ی تحقیق، رنگ لعاب نمونه ی تولیدی به روش سنتی در کارگاه خرمهره سازی قم، به روش رنگ سنجی تعیین شد. استفاده از مواد پرکننده در نمونه‎ هایی، که با تکنیک ساخت خرمهره به روش سیستماتیک ساخته شد، بیانگر این است که افزایش درصد اکسید آلومینیوم و کائولن باعث کاهش فرار نور سفید از سطح لعاب و قرارگرفتن طیف در ناحیه ی آبی طیف بازتاب و افزایش غلظت رنگ آبی در لعاب می شود. ازسوی دیگر، با افزایش غلظت رنگ آبی و در نتیجه افزایش ابعاد ذرات اکسید مس، پهنای طیف بازتاب کاهش می یابد. در پایان، با توجه به ریزساختارهای تشکیل شده در نمونه های خرمهره با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، مدلی براساس نظریه ی ماکسول- گرنت ارائه گردید. با شبیه سازی طیف بازتابی براساس این مدل، حضور فازهای cu2o و cuo در لعاب تأیید گردید و نتیجه گرفته شد که این میکرو و نانوذرات cu2o و cuo در لعاب هستند که باعث قرارگرفتن طیف بازتاب در ناحیه ی آبی می شوند.

فروسیالی بر پایه آب حاوی نانوذرات مگنتایت (fe3o4) و مگمایت (fe2o3-?) به روش هم رسوبی تهیه گردید. نتایج طیف سنجی فرابنفش – مرئی (uv-vis.) وجود هر دو فاز مگنتایت و مگمایت را نشان می دهد. نمونه های مختلفی تولید و مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپی گرفته شده از لایه ی فروسیال تحت تاثیر میدان مغناطیسی، موید تشکیل الگوهایی به صورت نقاط تاریک می باشد. این الگوها با تغییر شدت میدان مغناطیسی تغییر می کنند، به گونه ای که با افزایش میدان مغناطیسی عمودی، نقاط کوچکتر می شوند. ارزیابی آماری تصاویر نیز بیانگر آن است که، درصد بیشتری از نقاط به سمت محدوده µm2 5-1 انتقال می یابند. علی رغم اینکه اندازه نقاط و فاصله بین آنها وابسته به بزرگی و جهت میدان اعمالی است، جهت گیری آرایه ی نقاط به صورت تصادفی می باشد. بنابراین الگوها، شبه دوره ایی یا شبه تناوبی هستند. پس از بررسی الگوهای ساختاری لایه ی فروسیال، از این لایه به عنوان ماسکی برای انجام فرآیند لیتوگرافی نوری استفاده گردید. تجزیه و تحلیل های آماری روی عکس های لیتوگرافی نیز صورت گرفت. سطوح بیشتر نقاط در بازه های مختلفی در محدوده µm2 20-1 می باشد. هم چنین اثر افزایش ضخامت لایه فروسیال بر فرایند لیتوگرافی مورد ارزیابی قرار گرفت. با افزایش ضخامت لایه ی فروسیال فاصله بین نقاط بیشتر می گردد، اما در سطح مقطع نقاط تغییری مشاهده نمی شود.

در این پایان نامه به بررسی خواص نوری، گرما-نوری و هدایت گرمایی نانوسیال حاوی نانوذرات بوهمیت پرداخته می شود. بدین منظور ابتدا نانوذرات بوهمیت از روش رسوب از نمک فلزی، با استفاده از آلومینیوم کلراید آبدار و رسوب دادن آن سنتز شد. با تغییر ph سل، نانوذرات بوهمیت در گستره ی ابعادی 108 تا 372 نانومتر تشکیل گردید. طیف خاموشی سل تولید شده اندازه گیری شد که نشان دهنده ی وجود دو قله در طیف بود. مکان تشکیل یکی از این دو قله متأثر از اندازه ذرات است. این نتایج هم چنین به طور نظری و با استفاده از نظریه «می» مورد ارزیابی قرار گرفت که توافق خوبی با نتایج تجربی نشان می دهد. سپس خواص گرما-نوری سل با استفاده از طیف خاموشی در دماهای مختلف اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که خواص گرما-نوری به خصوص در ناحیه 200 تا 300 نانومتر قابل ملاحظه است. هدایت گرمایی نانوسیال بوهمیت با استفاده از تکنیک انحراف سنجی ماره مورد بررسی قرار گرفت. در حقیقت این تکنیک امکان تعیین شیب ضریب شکست یک محیط را فراهم می کند. در این جا، شیب ضریب شکست محیط به علت شیب گرمایی در نانوسیال ایجاد می شود. با توجه به ضریب گرما-نوری محیط و اندازه گیری شیب ضریب شکست نسبت به زمان، می توان دینامیک شیب دمای محیط را در هر نقطه از نانوسیال تعیین نمود. از سوی دیگر دینامیک شیب دما مستقیماً به ضریب هدایت گرمایی محیط مربوط می شود. این نتایج سپس با استفاده از معادله پخش فوریه محاسبه شد. نتایج تئوری توافق خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد.

میدان موضعی موثر بر نانوذرات فلزی محصور در دی الکتریک، در تعیین خواص نوری خطی و غیر خطی نانوترکیبات فلزی-دی‏الکتریک نقش بسیار مهم و اساسی ایفا می‏کند. در حقیقت دامنه میدان موضعی در فرکانسی تحت عنوان فرکانس تشدید پلاسمای سطحی به طور چشمگیری افزایش می‏یابد. در یک نانوترکیب فلز-دی‏الکتریک میدان موضعی به عوامل متعددی از جمله غلظت ذرات فلزی، چیدمان ذرات، ابعاد و شکل ذرات بستگی دارد. حل دقیق معادلات ماکسول تنها برای شکل‏های با هندسه ساده مانند کره‏ها و بیضی‏گون‏ها و یا استوانه‏های با طول بینهایت شناخته شده است. بنابراین برای محاسبه پاسخ نوری این گونه محیط‏ها از یک هدف با هندسه دلخواه و یا جهت ارزیابی اندرکنش الکترومغناطیسی بین ذرات مجزا، به روش‏های تقریب‏زنی نیاز است. تقریب دوقطبی‏گسسته یکی از روش‏هایی است که به کمک آن می‏توان پاسخ چنین محیط‏هایی را به میدان‏های الکترومغناطیسی تعیین کرد. در حقیقت این روش از یک سو به دلیل الگوریتم‏های کارا و محاسبات ریاضیاتی ساده‏ نسبت به سایر روش‏ها مورد توجه است و از سوی دیگر دقت بالا و انعطاف پذیری مناسبی برای حل اینگونه مسائل دارد. در این تحقیق ابتدا روش تقریب دو قطبی گسسته معرفی می‏شود و سپس به کمک این روش پاسخ نوری نانوترکیبات فلز -دی الکتریک تحت تابش امواج الکترومغناطیسی مورد کنکاش و مطالعه قرار می‏گیرد. اثر ریخت‏شناسی نانوترکیب از جمله غلظت، ابعاد و چیدمان نانوذرات فلزی بر پاسخ نوری نانوترکیب تحت تابش امواج نورانی مورد ارزیابی قرار می‏گیرد. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که این روش در محاسبه میدان‏های موضعی نانوذرات موفق عمل می‏کند. میدان‏های الکتریکی بدست آمده برای غلظت پایین نانوذرات با تئوری می مطابقت بسیار خوبی دارد. در غلظت‏های بالاتر پیش‏بینی شبیه‏ساز با روند‏های مشاهده شده تجربی توافق مناسبی دارند. اثر نمونه آزمایشی در نتایج حاصل از شبیه‏سازی بررسی شده است و محدوده کارامدی تقریب دوقطبی و تصحیح‏های لازم جهت ادامه تحقیقات مشخص شده است.

در این تحقیق اثر اندازه و شکل نانوذره روی خواص نوری و گرما-نوری نانوکلوئید نقره به طور تجربی و نظری بررسی شد. در حقیقت خواص نوری و گرما- نوری چنین محیطی متأثر از پدیده ی تشدید پلاسمای سطحی، ناشی از نوسانات هماهنگ الکترون های آزاد نانوذره فلزی تحت تابش امواج نورانی، می باشد که منجر به افزایش قابل توجه جذب و پراکندگی نور در بسامدی تحت عنوان بسامد تشدید پلاسمای سطحی می گردد. بدین منظور، ابتدا کلوئیدهای حاوی نانوذرات نقره با استفاده از روش کاهش شیمیایی و اکسیداسیون تهیه شد و اثر پارامترهای مختلف تولید نظیر ph، غلظت محلول پایه و عامل کاهنده بر ریخت شناسی و ابعاد نانوذرات مورد بررسی قرار گرفت. تصویر tem تشکیل نانوذراتی با شکل های میله ای، مثلثی، شش ضلعی، پنج ضلعی، مربعی و شبه کروی و با اندازه ای در محدوده 44 تا 984 را در نانوذرات کلوئیدی تهیه شده با کاهش تری سیترات سدیم، نشان داد. همچنین نانوذرات بیضی گون با اندازه قطر متوسط بزرگ و کوچک آن به ترتیب حدود 43 و 34 نانومتر با تنظیم ph در 6 به دست آمد. خواص نوری و گرما-نوری محلول های تهیه شده با توجه به طیف های خاموشی آن ها، در محدوده ی طول موج مرئی و فرابنفش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج طیف خاموشی، قله های مختلفی در طول موج تشدید پلاسمای سطحی نشان داد که متأثر از اندازه و شکل ذرات است. همچنین در طیف های مربوط به خواص گرما-نوری، تغییرات قابل توجهی اطراف این طول موج نشان داده شده است. از سوی دیگر، تغییراتی نیز در طول موج حدود 300 نانومتر در برخی از این طیف ها مشاهده شد که در محدوده ی لبه ی گذار بین نواری فلز نقره قرار گرفته است. تجزیه و تحلیل نظری انجام شده با استفاده از تئوری "ماکسول- گرنت" و "می" برای شکل های کروی و شبه کروی و تئوری"می – گانز" برای اشکال بیضی گون نشان داد که قله های مختلف مشاهده شده در طیف خاموشی، به طور مستقیم مربوط به اثرات چندقطبی و شکل نانوذرات هستند. همین طور مدل های نظری بسط داده شده به منظور تعیین خواص گرما-نوری، موید تغییرات قابل توجه این خواص در طول موج تشدید پلاسمای سطحی می باشد.

در سال های اخیر انتقال گرما در نانوساختارها توجه بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. در حقیقت هنگامی که ابعاد مشخصه (و/یا زمان مشخصه گرمایش) سیستم با متوسط پویش آزاد فونون (و/یا زمان واهلش فونون) در سیستم قابل مقایسه باشد، قوانین کلاسیک انتقال حرارت اعتبار خود را از دست می دهند. به خصوص نشان داده شده است که هدایت گرمایی در این شرایط دیگر از معاله پخش فوریه تبعیت نمی کند. در این صورت برای تبیین صحیح انتقال انرژی باید از معادله بولتزمن استفاده کرد. این معادله بر اساس تغییر تابع توزیع فونون ها بر اثر برخوردهای مختلف فونون در محیط می باشد. در این تحقیق، ابتدا انتقال حرارت وابسته به زمان در یک تیغه نازک به کمک معادله انتقال بولتزمن مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با بسط معادله انتقال بولتزمن در یک تقارن کروی، تحول زمانی انتقال حرارت در نانوپوسته های عایق کروی مورد کنکاش قرار گرفت. اثر پارمترهای مختلف مثل ضخامت پوسته و شعاع داخلی آن بر دینامیک دمای موضعی و شار گرمایی بررسی شد. نتایج حاصل از معادله کلاسیک فوریه انحراف قابل توجهی را نسبت به نتایج حاصل از معادله انتقال بولتزمن در ضخامت های کم (و/یا زمان های بسیار کوتاه) از خود نشان می دهد. در حالی که در ضخامت های بزرگ و زمان های طولانی معادله بولتزمن و معادلات کلاسیک نتایج یکسانی را نشان می دهند. مدل ارائه شده سپس جهت مطالعه سردشدگی نانوذرات هسته-پوسته شامل یک هسته ی فلزی از فلزات نجیب و یک پوسته ی دی الکتریک، تحت تابش لیزرهای پالسی فوق کوتاه مورد استفاده قرار گرفت. بدین منظور از مدل سه دمایی که بر اساس تبادل انرژی بین اجزای تشکیل دهنده ی نانوترکیب است، استفاده شد. در این مدل، انتقال گرما در پوسته تحت نظریه های مختلف در نظر گرفته شد. نتایج نشان می دهد که در زمان های بسیار کوتاه و یا ضخامت های کوچک، قانون کلاسیک فوریه نتایج کاملا متفاوتی را نسبت به معادله ی بولتزمن پیش بینی می کند. اما در زمان های طولانی و در پوسته های ضخیم، این دو نظریه دینامیک سردشدگی یکسانی را برای ذره پیش بینی می کنند.کلمات کلیدی: فونون، پویش آزاد میانگین، زمان واهلش، قانون فوریه، معادله انتقال حرارت بولتزمن، معادله گرمای سهموی، نانوذره، دینامیک سردشدگی، پالس لیزر با دوره فوق کوتاه.

تکنیک تولید لعاب زرین فام یکی از قدیمی ترین روش های تولید نانو ذرات فلزی بر اساس روش احیای شیمیایی و بدون نیاز به محیط تمیز یا خلا بالا بوده است. به طور معمول تولید این گونه سرامیک از سه مرحله پخت تشکیل شده است؛ ساخت بدنه، اعمال لعاب سفید روی بدنه و پس از پخت، قلم زنی لعاب مینای زرین روی لعاب سفید اپک. مشخصهی بارز این نوع لعاب، تلالو و درخشندگی منحصر به فرد آن است. به گونهای که در زوایای مختلف به رنگهای متفاوت دیده میشود. این ویژگیها از یک سو به تشکیل لایههای نازک و از سوی دیگر به تشکیل نانوذرات فلزی، در اینجا نقره، حین فرایند تولید می انجامد. در این تحقیق، لعاب زرین فام با ترکیب جدید تهیه شد و در نتیجه تعداد مراحل پخت از3 به 1 مرحله کاهش یافت. آنالیزهای عنصری و ریزساختاری روی نمونههای تولید شده، مبین وجود لایههای نازک مینای زرین فام، متشکل از نانوذرات محصور در محیط سیلیس، با ضخامت متوسط حدود 200 الی nm 400 میباشد. نتایج حاصل از مطالعات نظری و شبیهسازی از طیف بازتابی در زوایای مختلف تطابق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان میدهد.