فهرست مطالب
مجله پژوهش فیزیک ایران
سال بیست و سوم شماره 3 (پاییز 1402)
- تاریخ انتشار: 1403/02/05
- تعداد عناوین: 22
-
-
صفحه 1
امروزه استفاده از بسته های محاسباتی گوناگون در کارهای پژوهشی و مهندسی بسیار متداول شده است و ابزار اصلی برای پژوهشگران به شمار می آید. بسیاری از پدیده های دنیای علم از پیچیدگی هایی شامل تعداد متغیرهای زیاد و برهمکنش های متفاوت بین ذرات و محیط اطراف آنها تشکیل شده اند. برای مثال، بسته های محاسباتی متنوعی برای مطالعه جریان سیالات، تحلیل ساختارهای مهندسی، ساختار بلوری یا مدل سازی پدیده های فیزیکی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به پیشرفت ها و نوآوری های اخیر در زمینه بسته های محاسباتی، مانند الگوریتم های بهینه سازی جدید، پشتیبانی از محاسبات چند هسته ای و یادگیری ماشینی، بسته های محاسباتی تا حد خوبی مدل های ریاضی متناظر با یک سامانه واقعی را توصیف می کنند و بعضی از ویژگی های سامانه را محاسبه می کنند. گاهی بررسی دینامیک تحول سامانه در بازه زمانی کوتاه با استفاده از یک بسته محاسباتی نیز امکا ن پذیر است. به علاوه، پژوهشگران از بسته های محاسباتی برای ارزیابی فرضیات موجود در ساختار سامانه بهره می برند که ما را قادر می سازد پیش بینی هایی در ارتباط با پاسخ سامانه برای شرایط متفاوت داشته باشیم و این شبیه کاری است که در علوم داده از آن به وفور استفاده می کنیم.شبیه سازی ها به عنوان پلی بین آزمایشگاه و بررسی واقعی پدیده ها در عمل و مطالعه نظری سامانه به کار می روند. بنابراین از نظر هزینه، زمان آزمایش، خطرات آزمایشگاهی، ریسک پذیری و حذف شرایط محیطی آزمایشگاه بسیار سودمند هستند و اجازه می دهند رفتار سامانه را در شرایط متفاوت و در حضور عوامل تاثیرگذار بررسی کنیم.با وجود مزایای بسیار خوب استفاده از بسته های محاسباتی گوناگون، نکات مهمی در زمینه کاربرد آنها وجود دارد. زیرا بسته های محاسباتی اغلب با ساده سازی زیادی نسبت به سامانه پیچیده واقعی همراه هستند تا مدل سازی برای سامانه ممکن باشد. چنین ساده سازی هایی برای مدل سازی، اعتبار کاربرد نتایج به دست آمده را محدود می کند، یا گاهی حذف بعضی از خصوصیات واقعی سامانه منجر به نتایج اشتباه می شود. بنابراین اعتبارسنجی نتایج حاصل از بسته های محاسباتی می تواند چالش برانگیز باشد. بسته محاسباتی اغلب مبتنی بر فرض های اولیه ای از سامانه و همچنین روابط بین پارامترهای اساسی سامانه مورد بررسی است. وابستگی نتایج به این فرض های اولیه، اعتبار نتایج را محدود می کند و تغییر اندک در پارامترهای ورودی ممکن است تاثیر زیادی در خروجی و نتایج شبیه سازی داشته باشد. در یک شبیه سازی، جهت یافتن پاسخ به سوالات مشخص یک سامانه معلوم از مدل مشخصی استفاده می کنیم. بنابراین در برخی مواقع نمی توانیم پدیده های ویژه ای را که در یک سامانه پیچیده بروز می کند بیابیم و در اغلب موارد، شبیه سازی قادر به توصیف پدیده های نوینی که از یک سیستم پیچیده نشات می گیرند، نیست.افرادی که بسته های محاسباتی را توسعه می دهند و یا افرادی که از آنها استفاده می کنند همواره با یک سوال مهم روبه رو هستند که چطور به نتایج محاسباتی اعتماد کنند؟ اعتبارسنجی (Verification) و راستی آزمایی (Validation) یک شبیه سازی عددی، راهکارهای نخستین برای ایجاد و کمی سازی این اطمینان هستند.اعتبارسنجی، ارزیابی دقت یک مدل سازی عددی در مقایسه با داده های تجربی از یک سامانه است. در صورتی که در راستی آزمایی، رابطه شبیه سازی با دنیای واقعی، مسئله اصلی نیست بلکه ارائه شواهدی مستند است تا بیان کند که مدل محاسباتی با چه دقتی واقعیت سیستم اصلی را شبیه سازی می کند.هنگام استفاده از بسته های محاسباتی باید به دو مفهوم اساسی توجه کرد: (1) مدل مفهومی (Conceptual Model) که شامل تمام داده های مدلسازی و معادلات حاکم بر سامانه است که رهیافت علمی را توصیف می کند و با تحلیل و مشاهده سامانه فیزیکی نتیجه میشود. (2) مدل کامپیوتری (Computerized Model) که یک الگوریتم عملیاتی است و یک مدل مفهومی را شبیه سازی می کند.در علوم و مهندسی، ارزیابی کمی و دقیق، شرط لازم برای اعتبارسنجی است. باید روش هایی برای اندازه گیری دقت یک مدل با توجه به شرایط ویژه آن ابداع کرد. بدیهی است که با افزایش پیچیدگی یک مدل، ارزیابی دقت دشوارتر و دامنه کاربرد آن محدود خواهد شد. در فعالیت های اعتبارسنجی، دقت در رابطه با داده های تجربی اندازه گیری می شود. از آنجا که همواره داده های تجربی دارای خطاهای تصادفی آماری و سیستماتیک هستند، موضوع دقت به معنای مطلق غیرممکن است و با این حال، انتظار داریم که از نظر آماری یک مقایسه معنی دار از نتایج محاسباتی و اندازه گیری های تجربی داشته باشیم. به عبارتی چالش ها و پیچیدگی هایی در اعتبارسنجی بسته های محاسباتی وجود دارد که شامل مسائلی مانند تصدیق تخصصی، تعاملات پیچیده بین اجزای سیستم و مدیریت منابع محاسباتی است.بنابراین در استفاده از بسته های محاسباتی در علوم و مهندسی نیازداریم بدانیم که چه تقریب هایی در مدل به کار گرفته شده است، چه ویژگی های فیزیکی در مدل لحاظ شده است، چه پارامترهای اولیه ای در مدل فرض شده است، چه مدل ریاضی و با چه محدوده اعتباری در مدل شبیه سازی به کار گرفته شده است و در نهایت در استفاده از سیستم محاسباتی تنها به دنبال جواب کدام سوال مشخص از سیستم هستیم. تحلیل و دقت نتایج وابسته به کیفیت مدل به کار رفته، دقت پارامترهای ورودی مسئله و خطای محاسباتی است. در این مرحله، دانش نظری برای ارزیابی نتایج به دست آمده از بسته های محاسباتی بسیار موثر است. در نهایت مستندسازی داده های استفاده شده در شبیه سازی و نحوه انتشار آنها برای تسهیل بازبینی و تکرار دقیق تحقیقات، حائز اهمیت است.
-
صفحات 47-52
گشتاور انتقال اسپینی در دیواره های حوزه بر پایه گرافین در رژیم پرتابه ای با استفاده از فرمول بندی لاندائور بوتیکر محاسبه شده است.ما یک روش جدید برای دستکاری جهت حرکت دیواره های حوزه، هم با تنظیم طول دیواره حوزه و هم اندازه سد مغناطیسی (نسبت میدان تبادلی به انرژی فرمی) پیشنهاد و نشان داده ایم چگالی جریان اسپینی به ما اطلاعاتی در مورد عبور الکترون های اسپین قطبیده و حرکت دیواره حوزه ارائه می دهد.
کلیدواژگان: فرمولبندی ماتریس پراکندگی، گشتاور انتقال اسپینی، دیواره حوزه بر پایه گرافین، رژیم پرتابه ای، فرمول لاندائور بوتیکر -
صفحات 53-57
در این مطالعه، آرایه های نانولوله TiO2 با استفاده از فرایند آندیزاسیون کارآمد، کم هزینه و سازگار با محیط زیست در الکترولیت حاوی گلیسیرین تولید می شوند. این آرایه ها به مدت 2 ساعت در دمای 500 درجه سانتی گراد بازپخت شدند. برای تحلیل نمونه ها از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (FES-SEM)، طیف سنجی بازتابی پراکنده UV-Vis (DRS)، فوتولومینسانس (PL) و اندازه گیری فوتوالکتروشیمیایی (PEC) استفاده شد. با توجه به یافته های به دست آمده، یک پاسخ فوتوالکتروشیمیایی بالا برای آرایه های TiO2 با چگالی جریان 0.196 mA/cm2 و بازده تبدیل نوری 14/0 درصد حاصل شد.
کلیدواژگان: آندایزاسیون، گلیسرین، دی اکسید تیتانیوم، آرایه های نانولوله، پاسخ فوتوالکتروشیمیایی -
صفحات 59-65
خواص ساختاری و ریخت شناسی لایه های نازک NiO برای بررسی امکان بهره برداری از آن به عنوان یک حسگر گاز مورد مطالعه قرار گرفته است. این لایه های نازک با استفاده از روش تجزیه در اثر حرارت افشانه شیمیایی بر روی بسترهای شیشه ای با استفاده از غلظت های مختلف محلول آبی نیترات نیکل هگزا هیدرات [Ni (NO3) 2:6H2O] به دست آمده است. لایه های تولید شده با استفاده از پراش پرتو ایکس و میکروسکوپ نیروی اتمی مشخصه یابی شدند. بررسی ها نشان داد که نمونه ها یک ساختار مکعبی چند کریستالی با جهت گیری ترجیحی در امتداد صفحه (111) دارند. تحلیل توپوگرافی سطح (AFM) نشان می دهد که اندازه دانه ها با افزایش غلظت افزایش می یابد، به گونه ای که میانگین قطر دانه ها از 04/42 تا 06/110 نانومتر در غلظت های 01/0 تا 1/0 مولار افزایش می یابد. نتایج سنجش گاز نشان می دهد حساسیت لایه های نیمه هادی اکسید نیکل به گاز سولفید هیدروژن تحت تاثیر اندازه بلورهای در حال رشد و دمای کار است.
کلیدواژگان: AFM، حسگر گاز، نیمه هادی اکسید فلزی، دمای عملیاتی، حساسیت -
صفحات 67-73
در این تحقیق، ما ویژگی های نوری و ترموکرومیکی با دمای بالا در نمونه های پودری و رنگ گارنت آهن ایتریوم را بررسی کردیم. پودر گارنت با استفاده از روش واکنش حالت جامد و پوشش ترموکرومیک به روش افشانه کردن روی یک بستر از آلیاژ آلومینیوم تهیه شدند. الگوی پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی گسیل میدانی، و اسپکتروفتومترهای UV-Vis و FTIR برای ارزیابی ساختاری، ریخت شناسی سطح و ویژگی های نوری مواد مورد استفاده قرار گرفتند. ویژگی های ترموکرومیکی نمونه ها با استخراج مختصات رنگیL*b*a* از تصاویر دیجیتالی گرفته شده در دماهای بین 25 تا 210 درجه سانتی گراد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش دما، رنگ پوشش از سبز تیره به قهوه ای تیره تغییر می کند. انتقال بار بین یون های اکسیژن و آهن، و همچنین انتقال الکترون در بین اوربیتال های لایه d می تواند عامل تغییر رنگ برگشت پذیر در این پوشش باشد. این پوشش پایداری حرارتی قوی تا دمای350 درجه سانتیگراد دارد که برای کاربردهای ترموکرومیک در دمای بالا مناسب است.
کلیدواژگان: ترموکرومیک، رنگ دما بالا، گارنت آهن ایتریوم، پودر -
صفحات 75-84
در این مقاله ما خواص چلاندگی و درهم تنیدگی نور کاواک تولید شده توسط لیزر سه ترازی را مطالعه کرده ایم. در این سامانه نوری کوانتمی، N اتم سه ترازی موجود در یک کاواک باز، که با یک مخزن خلا دو حالته جفت شده است، با استفاده از بمباران الکترونی با نرخ ثابت به تراز بالایی پمپ می شوند. با استفاده از حل معادلات تحول برای مقادیر انتظاری عملگرهای اتمی و معادلات کوانتمی لانژوین برای عملگرهای حالت کاواک، میانگین، واریانس تعداد فوتون، چلاندگی تربیع، تقویت درهم تنیدگی و همچنین تابع همبستگی مرتبه دوم بهنجار شده را برای نور کاواک محاسبه کرده ایم. علاوه براین، ما نشان داده ایم که حضور فرایند گسیل خودبه خودی منجر به کاهش میانگین و واریانس تعداد فوتون می شود. ما مشاهده کرده ایم که نور کاواک دو حالته در یک حالت چلانده قرار دارد و این چلاندگی در تربیع منفی رخ می دهد. علاوه بر این، ما دریافتیم که اثر نوفه مخزن خلا منجر به افزایش واریانس تعداد فوتون و کاهش چلاندگی تربیع نور کاواک است. با این حال، نوفه مخزن خلا هیچ تاثیری بر میانگین تعداد فوتون ندارد. به علاوه، بیشترین چلاندگی تربیع نور تولید شده توسط لیزری که خیلی پایین تر از حد آستانه در حال کار است، 5/37 ٪ کمتر از تراز حالت خلا است. علاوه بر این، نتیجه ما نشان می دهد که در گستره 1 <ra<01/0 چلاندگی تربیع برای 0 γ= بیشتر از 4/0= γ است و در گستره 1 <ra< 35/0 برای 0= γ کوچکتر از 4/0= γ است. ما همچنین خاطرنشان کردیم که چلاندگی و درهم تنیدگی در نور دو حالته ارتباط مستقیمی باهم دارند. در نتیجه، افزایش درجه چلاندگی مستقیما منجر به افزایش میزان درهم تنیدگی می شود و بالعکس. این رفتار نشان می دهد که هر زمان در نور دو حالته چلاندگی وجود داشته باشد، یک درهم تنیدگی در سامانه وجود خواهد داشت.
کلیدواژگان: معادله اصلی، آمار فوتونی، چلاندگی تربیع، گسیل خودبه خودی، همبستگی های مرتبه دوم، درهم تنیدگی فوتونی -
صفحات 85-88
در این مقاله، نانومیله های (NRs) اکسید روی آلاییده با نیکل با غلظت های (0٪، 1٪، 2٪ و 4٪) به روش لایه نشانی حمام شیمیایی در دمای (85-90) درجه سانتی گراد با موفقیت بر روی لام های شیشه ای رشد داده شد. پراش پرتو ایکس (XRD)، تصویربرداری میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف سنجی UV-Vis برای مشخصه یابی لایه های تهیه شده انجام شد. اندازه گیری های پراش پرتو ایکس نمونه ها نشان داد که تمامی لایه های تهیه شده ساختار بلوری نوع شش وجهی با رشد غالب در جهت (002) و کاهش شدت قله مربوطه با افزایش آلایش نیکل دارند. تصاویر FESEM به وضوح افزایش قطر میانگین نانومیله های ZnO را با افزایش درصد آلایش نشان می دهد. گاف نواری لایه های اولیه ZnO و نانومیله های بدون آلایش ZnO روی شیشه به ترتیب 25/3 و 2/3 الکترون ولت اندازه گیری شد. مقادیر گاف انرژی اپتیکی ZnO آلاییده با نیکل در حدود (12/3، 09/3، 3) الکترون ولت با افزایش نرخ آلایش است. نتایج اندازه گیری های اپتیکی و ساختاری برای محاسبه میکروکرنش (ε) لایه های اکسید روی آلاییده با نیکل در جهت های (100)، (002) و (101) استفاده شد.
کلیدواژگان: اکسید روی آلاییده با نیکل، نانومیله، لایه نشانی حمام شیمیایی، گاف نواری، میکرو کرنش -
صفحات 89-93
این مطالعه به بررسی بهره مادی و گسیل خودبه خودی بهبودیافته نقاط کوانتمی (QD) CdSe (1-x) S (x) /ZnS و CdSe(1-x) S(x) /ZnO می پردازد. نقاط کوانتمی سلنید کادمیوم (CdSe)، لایه مرطوب سولفید کادمیوم (CdS)، و لایه های حائل اکسید روی (ZnO) و سولفید روی (ZnS) برای دستیابی به QDs نیمه هادی با ناحیه فعال (B) مورد بررسی قرار گرفتند. ترازهای انرژی و هم ترازی نواری بین لایه ها با استفاده از مدل قرص کوانتمی پیش بینی شد. بهره برای مدهای الکتریکی (TE) و مغناطیسی (TM) عرضی در ساختارهای QD با در نظر گرفتن عناصر ماتریس تکانه تخمین زده می شود. کسر مولی (x) و سهم مواد حائل (ZnO و ZnS) در افزایش بهره و گسیل خود به خودی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است. هنگامی که ZnS به عنوان یک لایه حائل استفاده می شود، گسیل خود به خودی برابر با 1019×75/11 (eV.sec.cm3)-1 در x ~ 0.69 و طول موج 324 نانومتر به دست می آید و بهره مادی بیشترین مقادیر cm-2 104×67/5 برای مد TM و cm-2 107×74/3 برای مد TE را دارد. در حالتی که لایه حائل ZnO باشد، در 44/0 x ~ و طول موج 365 نانومتر، گسیل خودبه خودی 1019×97/2 (eV.sec.cm3)-1 می شود و بیشترین مقدار بهره cm-2 104×11/2 برای مد TM و cm-2 105×24/1 برای مد TE است.
کلیدواژگان: نقطه کوانتمی، گسیل خود به خودی، بهره مادی، لایه مانع -
صفحات 95-100
خواص ساختاری، الکترونیکی، مکانیکی و اپتیکی آلیاژ نیمه هویسلر TiPdSn و همچنین گذار فاز ساختاری تحت فشار این بلور با استفاده از محاسبات ابتدا به ساکن مورد بررسی قرار گرفت. از شبه پتانسیل های مبتنی بر امواج بهبود یافته تصویری (PAW) در چارچوب تقریب گرادیان تعمیم یافته (GGA) در طول محاسبه استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که TiPdSn یک نیمه رسانا با گاف نواری غیرمستقیم است. همچنین خواص مکانیکی محاسبه شده نشان داد که TiPdSn شکل پذیر و از نظر مکانیکی پایدار است. مشاهده می شود که TiPdSn تحت فشار یک گذار فاز ساختاری از مکعب به دو ساختار متفاوت به نام نوع 1 و نوع 2 انجام می دهد که در ساختار شش ضلعی متبلور می شوند و فشار گذار در حدود 53/4 گیگاپاسکال برای ساختار نوع 1 و حدود 3/25 گیگاپاسکال برای ساختار نوع 2 پیش بینی می شود. خواص اپتیکی حاصل نشان داد که TiPdSn دارای ثابت دی الکتریک ایستای 47/21 و ضریب شکست 63/4 می باشد. گاف نواری آلیاژ با افزایش فشار ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد.
کلیدواژگان: نیمه هویسلر، گذار فاز، تابع دی الکتیک، نیمه هادی، مدول حجمی، گاف نواری -
صفحات 101-106
توزیع ماده متقارن کروی بر اثر گرانش خود می رمبد. هاله ماده تاریک کهکشان راه شیری با نمایه چگالی NFW در مقیاس زمانی My 26 می رمبد که این زمان در مقایسه با سن کهکشان بسیار کوچک است. اگر اثر فشاری را که از معادله حالت پلی تروپ پیروی می کند درنظر بگیریم مقیاس زمانی نوسانات کهکشان از مرتبه Gy 2 به دست می آید. برای یافتن فشار در مدل پیشنهادی، معادله نیوتن را در حالت تعادل هیدروستاتیک برای توزیع چگالی با نمایه NFW نوشته، نمودار ln p بر حسب ln ρ را رسم کرده و در فاصله 0 تا kpc 10 رابطه فشار و چگالی جرم را (8/9) p∝ρ تخمین زدیم. تابع θ8 (x) را که حل معادله لین امدن (Lane-Emden) با شاخص n=8 است، به دست آوردیم و با تقریب چندجمله ای برای f(x)=〖θ8 (x)8 در مقیاس بدون بعد x از 2/1 >X> 0 به بیان تقریبی برای منحنی چرخش هاله کهکشان رسیدیم. منحنی چرخش برای این مدل ساده که متشکل از برآمدگی کروی مرکزی، دیسک نمایی و هاله پلی تروپ با شاخص n=8 است، در فاصله kpc 5 تا kpc 25 رسم شده است که در مقایسه با مشاهدات (Sofue, 2020) به طور تقریبی تطابق خوبی دارد. بر اساس این مدل، جرم کل کهکشان راه شیری درون کره ای به شعاع kpc 25 مقدار 1011× 35 برابر جرم خورشید تخمین زده می شود.
کلیدواژگان: کهکشان راه شیری، ماده تاریک، رمبش، پلی تروپ -
صفحات 107-114
در تحقیق حاضر، فوتوکاتالیست نانوکامپوزیتی نانوکامپوزیتی با موفقیت به روش حلال گرمایی سنتز شد. ریخت شناسی، ساختار کریستالی، گروه های عاملی شیمیایی و خواص نوری نانوکامپوزیت به دست آمده به ترتیب با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و طیف های بازتابی پراکنده فرابنفش-مرئی (DRS) بررسی شد. با توجه به تصاویر SEM و TEM، نانوساختارهای دوکی شکل MIL-88B (Fe) به ترتیب با طول و عرض متوسط 2 و 1 میکرومتر سنتز شدند. علاوه بر این، نانوذرات g-C3N4 با قطر متوسط 30 نانومتر بر روی سطح MIL-88B (Fe) مشاهده شد. بر اساس نتایج XRD، وجود هر دو نانوساختار g-C3N4 و MIL-88B (Fe) در کامپوزیت تهیه شده تایید شد. همچنین، حضور گروه های عاملی MIL-88B (Fe) و g-C3N4 توسط FTIR تعیین شد. ببر اساس تحلیل DRS و نمودار تاک، مقدار گاف انرژی کامپوزیت تهیه شده 1/2 الکترون ولت اندازه گیری شد که نشان می دهد کامپوزیت تهیه شده توانایی جذب نور در ناحیه مرئی را دارد. تخریب آلاینده آلی آبی متیلن (MB)، در سامانه g-C3N4/MIL-88B(Fe)+ Light+H2O2 بربرای ارزیابی فعالیت فوتوفنتون کامپوزیت تهیه شده، در مقایسه با سامانه های نور و Light+H2O2 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حضور کامپوزیت g-C3N4/MIL-88B(Fe) ممیزان تخریب آلاینده MB تحت فرایند فوتوفنتون را به ترتیب 1/8 و 8/2 برابر بیشتر از سامانه های مذکور افزایش داد. بنابراین، بهره حذف MB در عرض 20 دقیقه پس از روشنایی به 100٪ رسید، برتری سیستم g-C3N4/MIL-88B (Fe) + Light + H2O2 ررا می توان به تاخیر در بازترکیب الکترون-حفره به دلیل وجود نانوساختارهای g-C3N4 و MIL-88B (Fe) به صورت ناهمگن نسبت داد، که منجر به افزایش کارایی واکنش فوتوفنتون شده است
کلیدواژگان: اصلاح محیط زیست، نانوصفحات g-C3N4، MIL-88B(Fe)، کاتالیست فوتوفنتون، مرئی-فرابنفش -
صفحات 115-121
انتقال امن کلیدها بین دو طرف، یکی از مشکلات اولیه در رمزنگاری است. احتمال دستکاری یا رهگیری کلید از طریق یک استراق سمع کننده، دلیل این نگرانی است. یک راه امیدوارکننده برای حل این مشکل، توزیع کلید کوانتومی (QKD) است. توزیع امن کلیدهایی که ممکن است برای رمزگذاری و رمزگشایی پیام ها استفاده شوند، با این رویکرد امکان پذیر می شود، که از ایده مکانیک کوانتومی استفاده می کند. QKD درجه ای از حفاظت را ارائه می دهد که نمی تواند با استفاده از تکنیک های رمزنگاری کلاسیک انجام شود، و قابلیت قابل توجهی برای کاربرد در حوزه هایی دارد که مکاتبات ایمن در آنها بسیار مهم است. QKD یک زمینه مطالعاتی است که موافقت نامه های مختلفی را در جهت توانمندسازی جایگزین ایمن کلیدهای رمزنگاری بین دو طرف، آلیس و باب، آورده است. دو دستورالعمل کلیدی در این زمینه عبارتند از BB84 که توسط بنت (Bennett) و برسارد (Brassard) طراحی شد و E91 که توسط اکرت (Ekert) پیشنهاد شد. البته دستورالعمل های دیگری توسعه یافته اند، بسیاری از این دو رویکرد اساسی الهام می گیرند. ما به طور خاص بر روی دستورالعمل E91 تمرکز کردیم و پتانسیل آن را برای انتقال ایمن جفت های درهم تنیده در شبکه های کامپیوتری بررسی کردیم. این دستورالعمل از درهم تنیدگی بین ذرات به عنوان وسیله ای برای تایید امنیت تبادل کلید استفاده می کند. تحقیقات ما حول محور بررسی مبادله درهم تنیدگی برای دو ذره با استفاده از دستورالعمل E91 و ارائه طرحی برای این منظور، با هدف توسعه روشی جدید برای انتقال ایمن جفت های درهم تنیده از طریق شبکه های کامپیوتری بود. یافته های ما راه های امیدوارکننده ای را برای تحقیقات آینده در اجرای مبادله درهم تنیدگی ایمن در کاربردهای عملی نشان می دهد.
کلیدواژگان: کلیدکوانتومی، مبادله درهم تنیدگی، رمزنگاری -
صفحات 123-127
ترکیبات جرمی پرتوهای کیهانی و در نتیجه تعیین منابع آنها، به ویژه در انرژی های بالا، یکی از مهم ترین بخش های فیزیک نجوم ذره ای و دانش پرتوهای کیهانی است که می تواند به شناخت بهتر کیهان نیز کمک کند. تاکنون روش های مختلفی برای تخمین ترکیبات جرمی مورد استفاده قرار گرفته است که مهم ترین آنها توسط گروه رصدخانه پیر اوژه انجام شده است. در کار حاضر برای تخمین ترکیبات جرمی پرتوهای کیهانی، از دو روش مختلف (اول استفاده از مولفه میونی و دوم عمق جوی بیشینه) استفاده می شود که با مقایسه داده های تجربی و شبیه سازی شده انجام شده اند. افزایش در ترکیب جرمی و شار کم فوتون ها در انرژی های بالا مشاهده می شود. نمودار عمق جوی بیشینه بر حسب انرژی که با روش آماری برونیابی و درونیابی تولید می شود، افت و خیزهای معناداری دارد که نتایج رصدخانه پیر اوژه را تایید می کند. در انرژی های بالاتر، درصدی از ذرات اولیه تمایل به ذرات سنگین تر دارند و در انرژی های پایین، ذرات اولیه سبک تر هستند. همچنین مهم ترین شکستگی ها در طیف انرژی پرتوهای کیهانی دیده می شود.
کلیدواژگان: پرتوهای کیهانی، بهمن های گسترده هوایی، ترکیبات جرمی، عمق جوی بیشینه -
صفحات 129-133
در این مقاله با در نظر گرفتن گرانروی توده به عنوان (i) کمیت ثابت و (ii) توابع زمان کیهانی، معادلات میدان در مدل 5 بعدی بیانچی نوع I در چارچوب نظریه نسبیت عام، با استفاده از مفروضات فیزیکی معینی که در توافق با یافته های مشاهداتی حاضر هستند، به دست آمده و حل شده است. در هر دو مورد، این مدل، یک جهان در حال انبساط و شتاب دار نمایی را نشان می دهد که با حجم صفر شروع و با حجم بی نهایت متوقف می شود. مدل یک تکینگی اولیه دارد و در نهایت به فاز دی سیتر (q = −1) نزدیک می شود و همچنین شرایط انرژی "چگالی انرژی ≥0 و چگالی ذرات ≥0" را برآورده می کند. این مدل یک جهان غالبا مادی را نشان می دهد که با داده های رصدی فعلی موافق است. مدل حاضر ناهمسانگرد است و در سراسر تکامل خود برای n≠1 برشی است.
کلیدواژگان: 5 بعدی، ریسمان های ابری، شاره چسبناک، فضا-زمان بیانچی نوع I -
صفحات 135-139
در کار فعلی، کامپوزیت های هیبریدی جدیدی با مخلوط کردن فیزیکی نانوکلوئید طلا با PVA-Fe2O3 تهیه شده است. خواص ریخت شناسی، ترکیبی، ساختاری و اپتیکی کامپوزیت های هیبریدی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی پراکنده انرژی (EDS)، طیف سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنجی مرئی-UV (UV-VIS) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج XRD نشان داد که Au و Fe2O3 هر دو قله هایی در ساختار دارند که توسط نتایج EDS و FTIR تایید شد. نتایج میکروسکوپی ماهیت نانوی مواد تهیه شده را نشان داد. طیف UV-VIS لبه جذبی را در 440 نانومتر نشان می دهد که مربوط به PVA-Fe2O3 مخلوط با طلا است و نشانه یک جابه جایی قرمز پس از تلفیق طلا در کامپوزیت ها است. گاف انرژی کامپوزیت با افزودن محلول طلا برابر با 48/2 الکترون ولت شد.
کلیدواژگان: Au، Fe2O3، نانوکامپوزیت، مواد هیبریدی -
صفحات 141-146
الکترون های اوربیتال های نزدیک هسته اتم های سنگین سرعت های قابل مقایسه با سرعت نور در خلا دارند. لذا جهت مطالعه خواص بلورهای حاوی اتم های سنگین، لازم است که اثرات نسبیتی به حساب آورده شوند. در این پژوهش، با استفاده از روش ابتدا به ساکن DFT+U ما ساختار الکترونی و خواص هندسی دی اکسید اورانیوم UO2 در چارچوب فرمولبندی های کاملا نسبیتی، نسبیتی نرده ای، و غیرنسبیتی محاسبه کرده و با هم مقایسه کرده ایم. نشان داده شده است که: (الف)- روش غیرنسبیتی نتایجی بسیار متفاوت با تجربه را برای ثابت شبکه و گاف انرژی می دهد و (ب)- در حالت کاملا نسبیتی، که اثرات اسپین- مدار لحاظ شده است، گاف انرژی کوهن-شم به اندازه 2/6% افزایش یافته و ثابت شبکه به اندازه 05/0% نسبت به حالت نسبیتی نرده ای کاهش می یابد. بنابراین، در مطالعه خواص هندسی UO2 ، محاسبات در چارچوب نسبیتی نرده ای منجر به نتایج صحیحی می شود و لذا تا موقعی که کاری به مطالعه خواص برانگیختگی الکترونی نداریم، نیازی نیست که محاسبات سنگین کاملا نسبیتی انجام دهیم.
کلیدواژگان: دی اکسید اورانیوم، پادفرومغناطیس، نظریه تابعی چگالی، اثر اسپین- مدار -
صفحات 147-156
در این مقاله تاثیر ناهمسانگردی دمایی را بر شرایط اشتعال سوخت دوتریوم-تریتیوم در طرح های همجوشی اشتعال سریع برپایه امواج ضربه ای تولید شده توسط لیزرهای تپ کوتاه، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش پارامتر ناهمسانگردی دمایی، ∥β=T⊥/T، به طور غیرمنتظره ای کسر ذرات آلفا ایجاد شده و ته نهشت انرژی در حوزه اشتعال را افزایش می دهد. حداکثر پارامتر محصور شدن کمتر از g/cm2 4 است، در حالی که برای β>1، حداکثر پارامتر محصور شدن بیش از g/cm2 4 است. کسر انرژی همجوشی در طول تابش دهی تپ لیزر بر سوخت (1 پیکوثانیه) کاهش می یابد. با افزایش پارامتر ناهمسانگردی دمایی با ضریب 100، مقدار چگالی پلاسما درابعاد لکه داغ مورد نیاز اشتعال سوخت را می توان تا 38 درصد افزایش داد. برای β کمتر از 1، کسر انرژی همجوشی رسوب شده با زمان کاهش می یابد و به حداقل مقدار خود در حدود 1/0 در انتهای تپ لیزر می رسد.
کلیدواژگان: سوخت دوتریوم-تریتیوم، احتراق سریع، شرایط اشتعال، ناهمسانگردی دما -
صفحات 157-161
در این پژوهش با تعیین تانسور گذردهی الکتریکی و تانسور نفوذ پذیری مغناطیسی ، دو محیط همسانگرد ولی غیرهمگن را معرفی می کنیم که معادل با فضا-زمان ریندلر و نیم فضای پوانکاره هستند. انتشار امواج الکترومغناطیسی در این محیط ها بررسی شده اند.
کلیدواژگان: فضازمان ریندلر، نیم فضای پوانکاره، امواج الکترومغناطیسی، اپتیک تبدیل -
صفحات 163-168
در این کار، هدف اصلی بررسی یک ماده جدید مبتنی بر لایه های نازک NiO آلاییده با فلوئور با تکنیک لایه نشانی افشانه است. هگزا هیدرات نیترات نیکل Ni (NO3) 2.6H2O و فلوراید آمونیوم (NHF4) با نسبت 04/0 F/Ni = برای تهیه NiO آلاییده با F استفاده شد. خواص ساختاری، اپتیکی و الکتریکی لایه های نازک NiO آلاییده با F با حجم های محلول متفاوت NiO:F شامل 5، 10، 15 و 20 میلی لیتر با استفاده از روش اسپری مورد بررسی قرار گرفت. لایه های نازک آماده شده NiO آلاییده با F ماهیتی تک بلوری با ساختار مکعبی دارند، قله پراش (111) جهت مرجح است، حداکثر اندازه بلورک ها 21/19 نانومتر است که برای حجم محلول 20 میلی لیتر به دست آمد. خواص اپتیکی به دست آمده نشان می دهد که تمام لایه های نازک تولید شده، عبور خوبی در حدود 80 درصد در ناحیه مرئی دارند. لایه های نازک NiO آلاییده با F که با 20 میلی لیتر لایه نشانی شده اند، کمترین گاف نواری اپتیکی eV 51/3 و بیشترین مقدار انرژی اورباخ meV 689/0 است. با این حال، لایه نازک تهیه شده با 5 میلی لیتر کمترین مقاومت الکتریکی Ω.cm 231 را دارد، که می تواند به عنوان یک حسگر گاز استفاده شود.
کلیدواژگان: فلوئور، NiO، لایه های نازک، تکنیک لایه نشانی افشانه، ساختار تک بلوری -
صفحات 169-175
در این مطالعه، ما یک فرایند زمان گسسته غیر مارکوف، که گاهی به آن گشت فیل نیز گفته می شود، را بر روی یک شبکه بینهایت بزرگ گسسته یک بعدی با اعمال بازنشانی تصادفی در حافظه ارائه می کنیم. در هر رخداد بازنشانی تصادفی، ولگرد تمامی حافظه خود را از دست می دهد. با محاسبه مستقیم تحلیلی ممان های جابه حایی را در حضور بازنشانی تصادفی به دست می آوریم. محاسبات ما نشان می دهند که فرایند به یک حالت پایا نمی رسد؛ هرچند رفتار زمان بلند ممان ها نشان می دهند که تحت شرایط خاص توزیع ممان ها گوسی است. با تغییر سازوکار بازنشانی گذار از رفتار پخش به ابر پخش و برعکس می تواند رخ دهد.
کلیدواژگان: فرایند غیرمارکوف، بازنشانی، ممان، توزیع گوسی -
صفحات 177-187
کنترل پلاسمای توکامک فرایند پیچیده ای است که تحت تاثیر عدم قطعیت های ساختاری و دینامیک مدل سازی نشده قرار می گیرد. برای غلبه بر این چالش ها و دست یابی به یک رفتار مقاوم خوش تعریف، توسعه کنترل گرهای استاندارد بسیار مهم است. نظریه کنترل تفکیکی برای فرایندهای چند ورودی- چند خروجی (MIMO) یک تکنیک قدرتمند است که امکان کاهش یا حذف عبارت های جفت شدگی متقابل نامطلوب در توکامک ها را داده و آن را نسبت به طرح کنترل تک ورودی-تک خروجی (SISO) برتری می دهد. مطالعه ما دو نوع کنترل گر را پیشنهاد می کند: کنترل گر های PID تنظیمی و کنترل گر های آبشاری مقاوم، که از رفتار تفکیکی و مقاوم بودن برای کنترل موقعیت افقی و جریان پلاسمایی در توکامک IR-T1 استفاده می کنند. ما این کنترل گر ها را از طریق شبیه سازی مقایسه کرده و تاثیر تغییر ولتاژ سیم پیچ میدان عمودی را بر جفت شدگی متقابل این دو پارامتر پلاسمایی مطالعه می کنیم. نتایج نشان می دهد که کنترل گر PID تنظیمی نسبت به کنترل گر مقاوم از نظر براوردن الزامات کنترلی، رد اختلال، ردیابی مقدار مرجع، و فرونشانی گسیختگی ها، به ویژه در کنترل جفت شدگی متقابل، بهتر عمل می کند. البته تایید قطعی نیازمند مطالعات تجربی با شرایط متنوع تر و در نهایت، ساخت و بهره برداری از این کنترل گرها در توکامک ها است.
کلیدواژگان: توکامکIR-T1، کنترل گر PID تنظیمی، کنترل گر مقاوم آبشاری، جفت شدگی متقابل، فرونشانی گسیختگی -
صفحات 189-195
پیش بینی صحیح رفتار بلور UO2 که یک سامانه پادفرومغناطیس با الکترون های همبسته قوی است، با استفاده از روش اصلاح شده DFT+U امکان پذیر است. در چارچوب DFT+U انرژی بلور تابعی با چندین کمینه موضعی است که به آنها حالت های شبه پایدار گفته می شود و پایین ترین انرژی از بین آنها حالت پایه است. OMC روشی است که در DFT+U برای تعیین حالت پایه استفاده می شده است. اخیرا روش SMC پیشنهاد شده است که آن هم ساختاری با چند کمینه انرژی در DFT+U دارد و منجر به نتایجی شده است که توافق خوبی با تجربه دارد. در این پژوهش، روش های SMC و OMC مقایسه شده و نشان داده شده که اگرچه حالت های پایه در این دو روش، انرژی و هندسه مشابهی دارند، ولی ساختار الکترونی آنها تفاوت چشمگیری دارد. به علاوه، گاف انرژی در SMC توافق بهتری با تجربه دارد. علاوه بر آن، نشان می دهیم که انرژی حالت پایه حاصل از SMC به اندازه 0022/0 ریدبرگ به ازای واحد فرمول بالاتر از حالت پایه OMC قرار دارد. حالت های پایه متفاوت حاصل از این دو روش به معنای آن است که در این دو روش، جستجو برای حالت پایه بر روی زیرفضاهای متفاوتی از چگالی الکترونی صورت می گیرد و هر یک از این روش ها به تنهایی قادر نیست که حالت با انرژی کمینه مطلق را بدهد. بنابراین برای یافتن حالت با انرژی کمینه مطلق بایستی جستجو بر روی زیرفضاهای بزرگ تری صورت گیرد که به طور همزمان شامل ماتریس اشغال اتم U و مغناطش اولیه اتم O می شود.
کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، الکترون های همبسته قوی، پادفرومغناطیس، کنترل ماتریس اشغال، کنترل مغناطش اولیه
-
Pages 47-52
Scattering matrix formalism is employed to calculate the spin transfer torque in a graphene-based domain wall (DW) in the ballistic regime. We have suggested a new method for manipulating the direction of domain wall motion by both the length of the DW and magnetic barrier that is the ratio of induced exchange field to Fermi energy. It has also shown that spin current density gives us more insight into the transmission of spin-polarized electrons.
Keywords: scattering matrix formalism, -spin transfer torque- graphene-based domain wall - the ballistic regime-Landauer Buttiker Formula -
Pages 53-57
In this study, TiO2 nanotube arrays (TNTAs) are produced using an efficient, low-cost, and ecofriendly environmental anodization process in an electrolyte containing Glycerin. The TNTAs were annealed for 2 hours at 500 °C. X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), photoluminescence (PL), and photoelectrochemical properties (PEC) were used to analyze the sample. According to the obtained findings, the photoelectrochemical response of the TiO2 film was accomplished with a current density (Jph) of 0.196 mAcm-2 and photoconversion efficiency of 0.14 %.
Keywords: Anodization, Glycerin, titanium dioxide, Nanotubes arrays -
Pages 59-65
The morphological and structural properties of NiO films have been studied to find out the possibility of exploit (exploiting) it as a gas sensor. The thin film of the nickel oxide has been obtained by a chemical spray pyrolysis technique on glass substrates using various concentrations of nickel nitrate hexahydrate [Ni(NO3)2:6H2O] aqueous solution. The produced films were characterized using X-Ray diffraction and atomic force microscopy. The investigations revealed that the crystal structure are a cubic polycrystalline with preferential orientation along the (111) plane. The topographical analyse (AFM) shows that the values of the grain size increasing with increase the concentration, where average of the grain diameter raised from 42.04-110.058 nm of 0.01 M and 0.1M concentrations respectively. The gas sensing results demonstrate that sensitivity of nickel oxide semiconductor films to the hydrogen sulfide gas are affected by the size of the growing crystallites and the operating temperature.
Keywords: AFM, gas sensor, metal oxide semiconductor, operating temperature, sensitivity -
Pages 67-73
In this study, we have investigated the optical and high-temperature thermochromic properties of yttrium iron garnet powder and paint. The powders were produced using the solid-state reaction technique, and the thermochromic paint was sprayed over an Al alloy substrate. X-ray diffraction patterns, optical and field emission scanning electron microscopes, and UV-Vis and FTIR spectrophotometers were used to assess the structural, surface morphology and optical characteristics of the materials. The thermochromic characteristics of the samples were investigated by extracting the chromatic coordinates L*b*a* from digital pictures taken at temperatures ranging from 25 to 210 °C. The results reveal that when the temperature rises, the color of the paint changes from dark green to dark brown. The charge transfer between oxygen and iron ions, as well as the electron transition across the orbitals of the d layer, could be responsible for the observed reversible color change. The paint has strong thermal stability up to 350 °C which is suitable for high-temperature thermochromic applications.
Keywords: Thermochromic, High Temperature paint, Yttrium iron garnet, powder -
Pages 75-84
In this paper we have studied the squeezing and entanglement properties of the cavity light generated by a three-level laser. In this quantum optical system, N three-level atoms available in an open cavity, coupled to a two-mode vacuum reservoir, are pumped to the top level by means of electron bombardment at constant rate. Applying the solutions of the equations of evolution for the expectation values of the atomic operators and the quantum Langevin equations for the cavity mode operators, we have calculated the mean, variance of the photon number, the quadrature squeezing, entanglement amplification as well as the normalized second-order correlation function for the cavity light. In addition, we have shown that the presence of the spontaneous emission process leads to a decrease in the mean and variance of the photon number. We have observed that the two-mode cavity light is in a squeezed state and the squeezing occurs in the minus quadrature. In addition, we have found that the effect of the vacuum reservoir noise is to increase the photon-number variance and to decrease the quadrature squeezing of the cavity light. However, the vacuum reservoir noise does not have any effect on the mean photon number. Moreover, the maximum quadrature squeezing of the light generated by the laser, operating far below threshold, is found to be below the vacuum-state level. In addition, our result indicates that the quadrature squeezing is greater for than that for for 0.01 < < 0.35 and is smaller for than that for for 0.35 < < 1. We have also noted that the squeezing and entanglement in the two-mode light are directly related. As a result, an increase in the degree of squeezing directly leads to an increase in the degree of entanglement and vice versa. This shows that, whenever there is squeezing in the two-mode light, there exists an entanglement in the system.
Keywords: master equation, photon statistics, quadrature squeezing, spontaneous emission, second-order correlations, photon entanglement -
Pages 85-88
In this paper, Ni-doped ZnO nanorods (NRs) with concentrations of (0%, 1%, 2%, and 4%) were successfully grown on glass slides by Chemical bath deposition CBD at (85-90) °C. X-ray diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and UV- Vis spectrum were performed to characterize the prepared films. The results of the X-ray diffraction measurements of the samples showed that all the prepared films were of a crystalline structure of the hexagonal type with the dominance of growth in the (002) direction and a decrease in the intensity of the peak characteristic with increased Ni-doped. The FESEM images show the average diameters of ZnO NRs, Ni (1%) NRs, Ni (2%) NRs and Ni (4%) NRs, there is a clear increase in the rate of the average diameters by increasing the percentage of doping. The band gap of seed layers ZnO and undoped ZnO nanorods /glass was found to be 3.25 eV and 3.2 eV respectively. The values of the optical energy gap of Ni-doped ZnO are about (3.12, 3.09, 3) eV with an increase in the rate of doping. The results of the optical and structure measurements also included calculating parameters micro strain (ε), about the Ni doped ZnO (0%, 1%, 2%, and 4%) films for (100), (002), and (101).
Keywords: ZnO, seed, layer, CBD method, Ni-doped ZnO, nanorod -
Pages 89-93
This study looks at the material gain and enhanced spontaneous emission of CdSe(1-x)S(x)/ZnS and CdSe(1-x)S(x)/ZnO quantum dot (QD) structures. (remove dot) cadmium selenide (CdSe) QDs, cadmium sulfide (CdS) wetting layer (WL), zinc oxide (ZnO) and zinc sulfide (ZnS) as a barrier layers were investigated to achieve QDs semiconductor with active region (B). The energy levels and band alignment between layers are predicted using the quantum disk model. Gain is an estimation for the transverse electric (TE) and magnetic (TM) modes in QDs structures, taking into consideration the momentum matrix element. The mole-fraction (x) and contributions of the barriers (ZnO and ZnS) material in enhanced gain and spontaneous emission were investigated in this manuscript. When ZnS is used as a barrier material, the spontaneous emission is found to be 11.75×10^19 (eV.sec.cm^3 )^(-1) at x~0.69 and wavelength 324 nm, and the material gain has maximum values of order 5.671×10^4 cm^(-2) for TM and 3.743×10^7for TE modes, respectively. Whenever the barrier is changed to ZnO, the results are different; at x~0.438 and wavelength 365 nm, the spontaneous emission becomes 2.965×10^19 (eV.sec.cm^3 )^(-1) and the gain has maximum values of order 2.118×10^4 cm^(-2) for TM and 1.242×10^5 cm^(-2)for TE mode.
Keywords: Quantum dot, spontaneous emission, Material gain, Wet layer, Barrier -
Pages 95-100
Structural, electronic, mechanical and optical properties of half-Heusler alloy TiPdSn were investigated from first-principles calculation as well as the structural phase transition under pressure. The projected augmented wave (PAW) type of pseudopotential within the generalized gradient approximation (GGA) was used during the calculation. The obtained results revealed that TiPdSn is a semiconductor with an indirect band gap. Also the results from the mechanical property showed that TiPdSn is ductile and mechanically stable. TiPdSn is seen to undergo structural phase transition from cubic to two different structures namely type1 and type2 which crystallize in hexagonal structure and the transition pressures recorded were 4.53GPa for type 1 and 25.3 GPa for type 2. Optical properties revealed that TiPdSn has a static dielectric function of 21.47 and a refractive index of 4.63. The band gap of the alloy decreases and later increases as pressure increases.
Keywords: half Heusler, phase transition, dielectic function, semiconductor, bulk modulus, band gap -
Pages 101-106
A spherically symmetric matter collapses under its own gravity. For the Milky Way, the time scale of collapse for a spherical halo with NFW density is ∼ 26 My which is very small compared to the age of the Milky Way. The effect of a pressure, obeying a polytrope equation of state is investigated. It is shown that for p ∝ ρ9/8, the time scale would be of the order of 1 Gy. It is also argued that such a polytrope, if considered to be in equilibrium, could explain the rotation curve of the milky way.
Keywords: Milky Way, Galaxy, Dark matter, gravitational collapse, Polytrope -
Pages 107-114
In the present research, g-C3N4/MIL-88B(Fe) nanocomposite photocatalyst was successfully synthesized by the solvothermal method. The morphology, crystal structure, chemical functionalities, and optical properties of the obtained nanocomposite were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (DRS), respectively. According to the SEM and TEM images, spindle-shaped MIL-88B(Fe) nanostructures were synthesized with an average length and width of 2 and 1 μm, respectively. Furthermore, g-C3N4 nanoparticles with an average diameter of 30 nm were observed on the surface of the MIL-88B(Fe). Based on the XRD results, the presence of both g-C3N4 and MIL-88B(Fe) nanostructures in the prepared composite was confirmed. Also, the presence of functional groups of the MIL-88B(Fe) and g-C3N4 was determined by FTIR. Based on DRS analysis and Tauc's plot, the band gap energy of the prepared composite was measured as 2.1 eV, which indicated that the prepared composite could absorb light in the visible region. The degradation of organic pollutant methylene blue (MB) in the g-C3N4/MIL- 88B(Fe)+light+H2O2 system was investigated to evaluate the photo-Fenton activity of the prepared composite in comparison with light and light+H2O2 systems. The results showed that the presence of g-C3N4/MIL-88B(Fe) composite increased the degradation rate of MB pollutant under the photo-Fenton process by 8.1 and 2.8 times higher than the mentioned systems, respectively. Thus, MB removal efficiency reached 100% within 20 min of illumination. The superiority of the g-C3N4/MIL-88B(Fe)+light+H2O2 system can be attributed to the retardation of electron-hole recombination due to the presence of two nanostructures of g-C3N4 and MIL-88B(Fe) in heterojunction, which has led to an increase in the efficiency of the photo-Fenton reaction.
Keywords: Environmental Remediation, g-C3N4 Nanosheets, MIL-88B(Fe), Photo-Fenton Catalyst, Visible-light -
Pages 115-121
The secure transfer of keys between two parties, is one of the primary problems in cryptography. The possibility that the key can be manipulated or intercepted by way of an eavesdropper is the cause for the concern. A promising way to this problem is Quantum Key Distribution (QKD). The secure distribution of keys that may be used to encrypt and decrypt messages is made feasible by this approach, which makes use of the idea of quantum mechanics. QKD offers a degree of protection that can not be done by means of classical cryptography techniques, and has remarkable capability for application in a scope of fields in which secure correspondence is crucial. QKD is a field of study that has brought various conventions pointed toward empowering the safe alternate of cryptographic keys between two parties, Alice and Bob. Two key protocols within this field are the BB84 which was designed by Bennett and Brassard and E91 which was proposed by Ekert. While other protocols have been developed, many draw inspiration from these two foundational approaches. We focused specifically on the E91 protocol and explored its potential for the safe transfer of entangled pairs within computer networks. This protocol utilizes entanglement between particles as a means of verifying the security of the key exchange. Our investigation centered around testing the entanglement swapping for two particles using the E91 protocol, with the aim of developing a novel method for the secure transmission of entangled pairs via computer networks. Our findings suggest promising avenues for future work in implementing secure entanglement swapping in practical applications.
Keywords: QKD, entanglement, swapping, cryptography, quantum cryptography -
Pages 123-127
Mass composition of cosmic rays and thus determining their sources, especially at high energies, is one of the most important parts of astroparticle physics and cosmic ray science which also can help to know the universe better. Many different methods have been used to estimate the mass composition so far, which the most important of them has been done by Pierre Auger observatory group. In present work, in order to estimate the mass composition of cosmic rays, two different ways (first using from muonic component and second, maximum atmospheric depth) are used which they have been done by comparing experimental data and simulated ones. An increase in the mass composition and low flux of photons is observed at high energies. The diagram of maximum atmospheric depth in terms of energy, which is produced by extrapolation and interpolation statistical method, raises and falls meaningfully that is compatible to the results of Pierre Auger observatory. At higher energies, the percentage of primary particles have a tendency to heavier particles and in low energies the primary particles are lighter. Also, the most important breaks in the energy spectrum of cosmic rays are seen.
Keywords: Cosmic ray, extensive air shower, mass composition, maximum atmospheric depth -
Pages 129-133
Considering bulk viscosity as (i) constant quantity and (ii) functions of cosmic time, the field equations in 5-dimensional Bianchi type-I model in the context of general theory of relativity, has been obtained and solved in this paper by the use of certain physical assumptions, which are agreeing with the present observational findings. In both cases, the model represents an exponentially expanding and accelerating Universe that starts with volume 0 and stops with infinite volume. The model has an initial singularity and will eventually approach the de-Sitter phase ( ). It also satisfies the energy conditions and . This model represents a matter-dominated Universe that agrees with current observational data. The model is anisotropic one and shearing throughout its evolution for .Considering bulk viscosity as (i) constant quantity and (ii) functions of cosmic time, the field equations in 5-dimensional Bianchi type-I model in the context of general theory of relativity, has been obtained and solved in this paper by the use of certain physical assumptions,which are agreeing with the present observational findings. In both cases, the model represents an exponentially expanding and accelerating Universe that starts with volume 0 and stops with infinite volume. The model has an initial singularity and will eventually approach the de-Sitter phase ( ). It also satisfies the energy conditions and . This model represents a matter-dominated Universe that agrees with current observational data. The model is anisotropic one and shearing throughout its evolution for .
Keywords: 5 Dimensions, Cloud Strings, Viscous Fluid, Bianchi Type-I Space-Time -
Pages 135-139
In current work, new hybrid composite have been prepared by mixing gold nanocolloid physically with PVA-Fe2O3. Morphological, compositional, structure and optical properties of hybrid composites were studied by transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and UV-visible spectroscopy (UV-VIS). XRD results showed that both Au and Fe2O3 have peaks in the structure and that confirmed by EDS and FTIR results. Microscopes results indicated the nanosized nature of prepared materials. UV–vis spectrum show absorption edge at 440 nm which relates to PVA-Fe2O3 mixed with Au which means there is a red shift after incorporation of Au in the composites. And the energy gap of composite became equal to 2.48 eV after adding Au solution.
Keywords: Au, Fe2O3, nanocomposite, hybrid materials -
Pages 141-146
Electrons of orbitals near to nuclei of heavy atoms acquire speeds comparable to the speed of light in vacuum. Therefore, to study the properties of crystals containing heavy atoms, it is necessary to take into account the relativistic effects. In this work, using the first-principles DFT+U method, we have calculated the electronic structure and geometric properties of uranium dioxide UO2 within full-relativistic, scalar-relativistic, and non-relativistic formulations, and compared the results. It is shown that: (i) the non-relativistic scheme gives results very far form experimental values for both lattice constant and bang gap; (ii) in full-relativistic case which the spin-orbit effects are included, the Kohn-Sham band-gap is increased by 6.2% and the lattice constant decreases by 0.05% compared to scalar-relativistic one. Therefore, in the study of geometric properties of UO2, using the scalar-relativistic regime is quite accurate and one does not need to perform much more expensive full-relativistic calculations whenever one does not study the electronic excitation properties.
Keywords: uranium dioxide, anti-ferromagnetism, density-functional theory, Spin-orbit effect, Mott insulator, DFT+U -
Pages 147-156
This paper investigates the influence of temperature anisotropy on the ignition criterion of deuterium-tritium fuel in fast ignition fusion schemes that rely on short-pulse lasers-generated shock waves. The results show that increasing the temperature anisotropy parameter, β = T⊥/T∥, unexpectedly increases the fraction of alpha particles created and deposited into the ignition domain. For β < 1, the maximum confinement parameter remains below 4 g/cm2, whereas for β > 1, it exceeds 4 g/cm2. The fusion energy fraction, fα, decreases throughout the laser pulse irradiation of the fuel (1 picosecond). A 100-fold increase in the temperature anisotropy parameter, β, leads to a 38% increase in the required plasma density times the hot spot dimension for fuel ignition. However, for β less than 1, the fusion energy fraction deposited decreases with time and reaches its minimum value of about 0.1 at the end of the laser pulse.
Keywords: Deuterium-tritium fuel, fast ignition, Ignition criterion, temperature anisotropy -
Pages 157-161
By specifying the electric susceptibility tensor and the magnetic permeability tensor , we introduce two isotropic but inhomogeneous media which are analogous to the Rindler space-time and the Poincaré half-space. The propagation of electromagnetic waves in these media is investigated
Keywords: Rindler space-time, Poincaré half-space, electromagnetic waves, Transformation optics -
Pages 163-168
The main objective of this work is to investigate a new material based on fluorine doped NiO thin films by spray deposition technique. Nickel nitrate hexahydrate Ni(NO3)2.6H2O and ammonium fluoride (NHF4) with a ratio of F/Ni = 0.04 were used to prepare F doped NiO. The structural, optical and electrical properties of F doped NiO thin films were investigated with different NiO:F solution volumes of 5, 10, 15 and 20 ml using the spray technique. The prepared F doped NiO thin films have a monocrystalline nature with a cubic structure; the (111) diffraction peak is the preferred orientation; the maximum crystallite size is 19.21 nm obtained for 20 ml. The optical property shows that the all the prepared F doped NiO thin films have a good transmittance of about 80 % in the visible region. The F doped NiO thin films deposited with 20 ml have a minimum optical gap energy of 3.51 eV and the highest value of Urbach energy of 0,689 meV. However, the thin film prepared with 5 ml has a minimum electrical resistivity of 231 Ω.cm, which can be used as a gas sensing.
Keywords: NiO, thin films, Spray deposition technique, Monocrystalline structure -
Pages 169-175
In this study, we present a discrete-time non-Markov process, referred to as an Elephant Random Walk, implemented on an infinite one-dimensional lattice, with the inclusion of random memory resetting. Upon each random resetting event, the walker completely loses its memory. Through analytical calculations, we determine the moments of displacement in the presence of random resetting. Our findings demonstrate that the process does not attain a steady state. However, the long-time behavior of the moments reveals that, under specific conditions, the displacement distribution follows a Gaussian distribution. By manipulating the resetting mechanism, the transition from diffusive to superdiffusive behavior, or vice versa, can be induced in the process.
Keywords: non-Markovian process, resetting, Moments, Gaussian distribution -
Pages 177-187
Controlling tokamak plasmas is a complex process that is affected by structured uncertainties and unmodeled dynamics. To overcome these challenges and achieve a well-defined robust behavioral outcome, it is crucial to develop standard controllers. The decoupling control theory for Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) processes is a powerful technique that allows the mitigation or elimination of undesirable cross-coupling terms in tokamaks, making it superior to the Single-Input Single-Output (SISO) control scheme. Our study proposes two types of controllers, PID-tuned and cascaded-robust controllers, that exploit decoupling and robustness for horizontal position and current control of plasma in IR-T1 tokamak. We compare the controllers through simulations and study the impact of changing the vertical field coil voltage on the cross-coupling of these two plasma parameters. The results demonstrate that the PID-tuned controller outperforms the robust controller in terms of meeting control requirements, disturbance rejection, reference value tracking, and disruption mitigation, especially in cross-coupling controls. Of course, the definitive confirmation requires experimental studies with more diverse conditions and, finally construction and operation of these controllers in tokamaks.
Keywords: IR-T1 Tokamak, PID-tuned controller, cascaded-robust controller, cross-coupling, disruption mitigation -
Pages 189-195
Correct prediction of the behavior of UO2 crystal, which is an anti-ferromagnetic system with strongly correlated electrons, is possible by using a modified density functional theory, the DFT+U method. In the context of DFT+U, the energy of the crystal turns out to be a function with several local minima, the so-called meta-stable states, and the lowest energy state amongst them is identified as the ground state. OMC was a method that was used in DFT+U to determine the ground state. The SMC method, by leveraging only the oxygen electronic spin-polarization degrees of freedom, has indeed uncovered the multi-minima energy structure within the DFT+U approach and produced results consistent with the experimental data. In this work, we compare the SMC and OMC results and show that although the ground states of the two methods have similar energies and geometries, the electronic structures have significant differences. Moreover, we show that the GS obtained from SMC is by 0.0022 Ry/(formula unit) above that of OMC. The discrepancy in GS results between the two methods suggests that they explore minimum-energy states across different electron densities subspaces. Neither method alone is sufficient to identify the global minimum energy state. Therefore, to obtain the global-minimum state of energy one has to search over larger subspaces that involve both occupation matrices of U atoms and starting magnetization of O atoms.
Keywords: density-functional theory, strongly-correlated electrons, anti-ferromagnetism, occupation-matrix control, starting-magnetization control
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.