فهرست مطالب

نانو مقیاس - سال پنجم شماره 2 (پیاپی 18، تابستان 1397)

فصلنامه نانو مقیاس
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 18، تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/06/05
  • تعداد عناوین: 8
|
  • فرهاد ستاری * صفحات 1-8
    در این مقاله زمان تونل زنی وابسته به اسپین و قطبش پذیری اسپینی را در یک ابرشبکه ی تک لایه ی گرافینی با برهمکنش اسپین - مدار راشبا در حضور کرنش در راستای زیگزاگ و دسته صندلی بررسی می کنیم. مشاهده می شود دامنه ی نوسان زمان تونل زنی با افزایش قدرت کرنش افزایش می یابد. علاوه بر این زمانی که کرنش در راستای زیگزاگ باشد اثر هارتمن برای اسپین بالا و پایین قابل مشاهده خواهد بود. برای کرنش در راستای دسته صندلی قطبش پذیری اسپینی با افزایش قدرت کرنش زیاد می شود در حالی که قطبش پذیری اسپینی برای کرنش زیگزاگ صفر است. وقتی کرنش در راستای دسته صندلی باشد بر خلاف کرنش در راستای زیگزاگ زمان تونل زنی برای فرود عمود به اسپین الکترون وابسته خواهد بود.
    کلیدواژگان: ابر شبکه، برهمکنش اسپین- مدار راشبا، زمان تونل زنی، قطبش پذیری اسپینی، گرافین تحت کرنش
  • نظام سیف مظهری، امین گراوند، نفیسه معماریان، سیدمصطفی منوری * صفحات 9-16
    در این مقاله، خواص الکترونی نانولوله کربنی تک¬جداره زیگزاگ SWCNT7, 0 بررسی شد. این بررسی به روش نظریه-ی تابعی چگالی DFT و حل معادلات بس¬ذره¬ای کوهن-شم با رهیافت میدان خودسازگار SCF در تقریب چگالی موضعی LDA به انجام رسید. مورفولوژی نانولوله، استوانه¬ای با قطر مقطع Å 48/5 و جهت¬گیری رشد در جهت 100 است. بعد از انجام محاسبات همگرایی، انرژی قطع معادل eV 953 انتخاب، و فضای وارون به روش مونخورس-پک بصورت 16×1×1 مش¬بندی گردید. نتایج نشان می¬دهند گاف انرژی نانولوله¬ به علت بالا بودن نسبت سطح به حجم و بوجود آمدن تراز¬های سطحی میان گاف، کاهش می¬یابد. همچنین خواص الکترونی شامل ساختارنواری و چگالی حالت-های الکترونی نانولوله کربنی SWCNT7, 0 محاسبه شد و مشخص گردید بیشینه نوار ظرفیت و کمینه نوار رسانش هر دو در نقطه Γ هستند. منشاء این دو نوار ناشی از ترازهای پیوندی π و غیرپیوندیπ که به ترتیب دارای انرژی¬هایeV 53/0- وeV 62/0 از سطح فرمی می¬باشند. لذا گاف انرژی مستقیمی به مقدار eV15/1 در نقطه Γ ایجاد شد و مطابق انتظار نانولوله در دسته مواد نیمه¬رسانا قرار گرفت. همچنین پهنای نوارهای ظرفیت و رسانش میان نقاط Γ و Z به ترتیب دارای مقادیر eV92/1 و eV 23/2 هستند، لذا خطای خودبرهمکنشی تاثیر چندانی در نتایج ندارد.
    کلیدواژگان: تقریب چگالی موضعی، ساختار نواری، چگالی حالت?های الکترونی، نانولوله کربنی تک جداره، نظریه تابعی چگالی، ???????
  • استفاده از نانوکامپوزیت گرافن اکساید-مولیبدن اکساید جهت تزریق حفره در دیودهای نورتاب آلی
    حسن الداغی *، محمد زیرک صفحات 17-23
    دیودهای نورتاب آلی جزء دسته¬ قطعات نورتابی هستند که با ظهور خود در صنعت نمایشگرها انقلابی ایجاد کردند. نازکی، عدم نیاز به خود روشنایی، انعطاف¬پذیری، قابلیت شفاف بودن و عدم نیاز به سیستم¬های خلا خیلی بالا از مهم¬ترین مزیت این دیودها نسبت به دیگر قطعات تولید کننده نور است. مسئله بازده و کارآیی یکی از مهم¬ترین چالش¬هایی است که در این حوزه باید تا حد زیادی حل شود. الکترون از لایه تزریق کننده الکترون و حفره از لایه تزریق کننده حفره به سیستم تزریق و در لایه نورتاب بازترکیب می¬شوند که در نهایت به تولید نور منجر می¬شود. بنابر گزارشات مشکل اصلی دیودهای نورتاب مرسوم در تزریق حفره است که در اینجا ما با کامپوزیت کردن مولیبدن اکساید با گرافن اکساید و استفاده¬ی آنها در لایه تزریق کننده حفره HIL توانستیم بازده و کارآیی این دیودها دهیم. نسبت¬های مختلف GO و MoOx مورد آزمایش قرار گرفت که در نهایت نسبت 1:1 حالت بهینه بود که با عث شد تا حدود 25 افزایش توان در بازده تبدیل توان داشته باشیم.
    کلیدواژگان: OLED، HIL، گرافن اکساید، مولیبدن اکساید، نانوکامپوزیت
  • محمود ناصری*، مهشید چیره، ناهید بیگی محمدی صفحات 25-31
    در این پژوهش از طیف¬سنجی موزبائر MOS برای مطالعه مشخصات مغناطیسی ومیکروسکوپی نانوذرات فریت منیزیم و فریت روی که با استفاده از روش عملیات گرمایی ساخته شده بودند استفاده شد. این طیف¬سنجی توانست مشخصات فوق ریز مغناطیسی و توزیع کاتیونی این نانو فریت¬ها را بررسی کند. جهت تحلیل کمیت های بدست آمده از طیف¬سنجی موزبائر این نانو ذرات، از نتایج آزمایش¬های مغناطش سنج نمونه لرزان VSM، پراش پرتو ایکس XRD و میکروسکوپ الکترونی تونلی TEM که قبلا منتشر شده بود استفاده گردید.
    کلیدواژگان: نانوذرات، فریت منیزیم، فریت روی، طیف موزبائر، ساختار فوق ریز، توزیع کاتیونی
  • میترا امانی *، صادق صادقی صفحات 33-42
    ورود مونوکسیدکربن به محیط زیست و تولید آن در سیستم-های کاتالیستی بسیار مشکل¬زا است. اکسایش CO به دی-اکسیدکربن یکی از راه‎های کاهش این مشکلات است. در این تحقیق از بستر گرافنی دوپه شده با اتم¬های گروه سوم بور B و آلومینیوم Al و گروه پنجم نیتروژن N برای اکسایش CO استفاده شده است. ساختارهای گرافنی به صورت ساختارهای BN و AlN نامگذاری شده¬اند. ساختار الکترونی و خواص کاتالیستی این دو ساختار با استفاده از محاسبات نظریه تابعیت چگالی مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج حاصله، گرافن دوپه شده با AlN به مراتب نسبت به ترکیب BN فعال¬ساز بهتری برای مولکول اکسیژن است. انرژی فعال سازی اکسایش CO بر روی کاتالیست گرافنی AlN، که ازطریق مکانیسم الی-ریدل انجام می¬شود CO O2CO2 Oads ، تنها kcal mol-1 58/2 است. مرحله دوم اکسایش CO با اتم اکسیژن جذب شده بر روی سطح این کاتالیست نیز بدون هیچگونه سد انرژی رخ می¬دهد. بنابراین جایگزینی یک پیوند C-C با پیوند Al-N راهکار بسیار موثری در طراحی کاتالیست های بر پایه گرافن به منظور اکسایش CO است.
    کلیدواژگان: گرافن، دوپه کردن دوتایی، اکسایش CO
  • فاطمه بقایی، افشین پوراحمد* صفحات 43-51
    ساخت و شناسایی ماده مزوپور با استفاده از خاکستر کاه برنج به عنوان یک منبع سیلیس ارزان و جایگزین گزارش شده است. کاه برنج برای تولید سیلیس آمورف در 500 درجه سانتی گراد سوزانده شد و سپس برای تهیه ماده مزوپور مورد استفاده قرار گرفت. نانوذرات منیزیم اکسید بطور موفقیت آمیزی با روش واکنش حالت جامد در ماتریس مزوپور سنتز شدند. نمونه های سنتز شده با استفاده از XRD، FTIR، SEM و TEMمورد ارزیابی و شناسایی قرار گرفتند. فعالیت ضد میکروبی نانوذرات به روش تعیین حداقل غلظت ممانعت کننده از رشد و انتشار از دیسک، در مقایسه با آنتی بیوتیک های استاندارد، علیه استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیاکلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج XRD، پیک های پراش برای هر دو ترکیب را در نانوکامپوزیت نشان می دهد. مطالعات XRD نشان می دهد که نانو ذرات MgO سنتز شده دارای ساختار مکعبی می باشند. . تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، ذرات کوچک متعلق به نانوذرات منیزیم اکسید را با قطر حداکثر 19 نانومتر نشان داد.
    کلیدواژگان: نانوذرات منیزیم اکسید، MCM-41، کاه برنج، نانوکامپوزیت، واکنش حالت جامد
  • مهدی گردی ارمکی، محمدکاظم مروج فرشی* صفحات 53-61
    در فرآیند تکثیر چند اکسیتون، جذب یک فوتون در شرایط معین می تواند به تولید بیش از یک اکسیتون منجر شود و در نتیجه بازده افزاره ی جاذب نور را افزایش دهد. در این نوشتار با استفاده از روشی بس ذره ای، نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند تکثیر چند اکسیتون در نانوساختارهای مرکب سیلیکان-ژرمانیوم ارائه می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند افزایش تعداد اتم های سیلیکان در نانوساختار باعث افزایش آستانه ی تکثیر بیش از یک اکسیتون و نیز افزایش بیشنه ی جذب نوری می شود.
    کلیدواژگان: تکثیر چند اکسیتون، احتمال کوانتومی MEG، نانوساختارهای ترکیبی سیلیکن-ژرمانیوم
  • سعید ابراهیمی، داریوش سوری *، مهدی قبولی صفحات 63-73
    در پژوهش حاضر، ابتدا نانوذرات ZnSe: Cu با درصدهای مختلف ناخالصی مس 0، 1/0، 75/0 و 5/1 درصد و همچنین ZnSe تحت تابش مایکروویو به مدت 6 دقیقه به روش آبی تهیه شده و سپس، خواص آنتی باکتریایی آن¬ها روی دو باکتری گرم منفی اشریشیا کولای و سودوموناس آئروژینوزا، به روش انتشار دیسک مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش به منظور سنتز نانوذرات مذکور، پودرهای سلنیوم و سدیم بوروهیدرید به عنوان مواد اولیه تهیه منبع یون سلنیوم و استات روی به عنوان منبع یون روی مورد استفاده قرار گرفته است. با تنظیم pH محلول روی مقدار 2/11، از تیوگلیکولیک اسید TGA به عنوان عامل پوششی جهت ممانعت از کلوخه¬ای شدن نانوذرات سنتز شده استفاده شده است. نتایج مشخصه¬نگاری پراش پرتو ایکس و طیف سنجی فرابنفش- مرئی محلول حاوی نانوذرات نشان دهنده گستره¬ی 14/2-94/1 برای اندازه نانوذرات و گاف حدودeV 65/3-5/3 می¬باشد. جهت مطالعه خاصیت آنتی باکتریایی نمونه¬ها، ابتدا باکتری¬های اشریشیا کولای و سودوموناس آئروژینوزا بر محیط کشت مولر هینتون آگار تلقیح شد و سپس دیسک¬های بارگذاری شده توسط نانوذرات مورد مطالعه بر روی آن¬ها قرار گرفت. پس از گذشت 18 ساعت از ماندگاری نمونه¬های نهایی در انکوباتور، قطر هاله¬های ممانعت از رشد هر باکتری میزان حساسیت آن¬ها اندازه¬گیری شد. یافته¬های این پژوهش حاکی از آن است که این نانوذرات دارای خاصیت آنتی باکتریایی قابل توجهی بر روی باکتری¬های گرم منفی اشریشیا کولای و سودوموناس آئروژینوزا می¬باشند و قابلیت استفاده در حوزه داروهای آنتی باکتری را دارا می¬باشند. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که بیشترین فعالیت نانوذرات آلاییده، مربوط به درصد ناخالصی مس 5/1 روی باکتری اشرشیا کولای می¬باشد. همچنین نمونه بدون ناخالصی تهیه شده تحت زمان تابش مایکروویو به مدت 6 دقیقه، دارای بیشترین فعالیت آنتی باکتریایی برای باکتری سودوموناس آئروژینوزا بود.
    کلیدواژگان: نانوذرات ZnSe، ZnSe:Cu، تابش- مایکروویو، خاصیت آنتی باکتریایی، روش انتشار دیسک
|
  • F. Sattari* Pages 1-8
    In this paper, we investigate spin-dependent tunneling time and spin polarization through monolayer graphene superlattice with Rashba spin–orbit interaction in the presence of zigzag and armchair direction strain. It is found that the oscillation amplitude of the dwell time increases by increasing the strain strength. In addition, for the zigzag direction strain the Hartman effect can be observed for the both spin-up and spin-down electrons. When the armchair direction strain is applied to a monolayer graphene the spin polarization increases with increasing the strain strength, whereas for the zigzag direction strain it is zero. In this case, unlike the zigzag direction strain tunneling time for the normal incident angle depends on the spin state of electron.
    Keywords: Superlattice, Rashba spin–orbit interaction, Tunneling time, Spin polarization, Strained graphene.
  • Seyyed Mostafa Monavari*, Nezam Seif Mazhari, Amin Geravand, Nafiseh Memarian Pages 9-16
    In this paper electron features for zigzag carbon nanotubes SWCNT7,0 were studied. Using Density Functional Theory DFT and calculating Cohen-Scheme many body equations with Self Consistent Field SCF approach and considering Local Density Approximation LDA, the investigation was performed. The nanotube´s morphology is cylindrical with cross section of 5.480 Å and growing in 100 direction. After calculating energy convergence, the cutoff energy of 953 eV was selected and the inverse space was meshed as 1×1×16 by Monkhorst-Pack method. Results showed that the nanotube´s energy gap was Reduces due to high surface to volume ratio and creating surface levels within the gap. Furthermore, electron properties including band structure and electron states densities were calculated for SWCNT7,0 and it was found that maximum valance band and minimum conduction band were both at Г point. These two bands are stemmed from bonding level of π and antibonding level of π with energies of -0.53 eV and 0.62 eV, respectively from Fermi level. Therefore, a direct energy gap of 1.15 eV was created at Г point and as was expected the nanotube was placed among semiconductor materials. In addition, the valance and conduction bandwidths calculated between Г and Z points were 1.92 eV and 2.23 eV, respectively. Thus, self-interaction error has no significant effect on results.
    Keywords: Local Density Approximaition, Band structure, Density of states, Single wall carbon nanotube, Density functional theory.
  • Utilizing Nanocomposite of Molybdenum Oxide:Graphene Oxide as a Hole Injecting Layer in Light Emitting Diode
    Hassan Alehdaghi*, Mohammad Zirak Pages 17-23
    Discovery of organic light emitting diode OLED opens up exciting opportunities in the lighting industry. Lightness, no need to back light, mechanical flexibility, ability to be fabricated as a transparent device and no need to ultra-high vacuum are the most prominent advantageous of OLED in comparison to another lighting devices. the efficiency of device is one of the key challenges which should be addressed. Electrons from electron injecting layer EIL and holes from hole injecting layer HIL are injected into emissive layer to recombine with each other, leading to light emission. According to the reports, improvement in hole injecting inside the HIL could increase the LED efficiency. Herein, we improved the efficiency of LED through combination of nanostructured molybdenum oxide and graphene oxide layer with different volume fractions. The most efficiency improvement about 25 was achieved for GO:MoOx composite with volume fraction of 1:1.
    Keywords: OLED, HIL, graphene oxide, molybdenum oxide, nanocomposite
  • M.Naseri *, M. Chireh, N. BeygiMohamadi Pages 25-31
    In this research, Mossbauer spectroscopies of magnesium ferrite and zinc ferrite nanoparticles which were fabricated by thermal treatment method were used for the investigation of characterization of magnetic and microcopy as magnetic hyperfine and cation distribution. The obtained results of the experiments of vibrating sample magnetometer VSM, X-ray diffraction XRD and transmission electron microscopy TEM of these ferrite nanoparticles which were already published were used.
    Keywords: Nanoparticles , Magnesium ferrite , Zinc ferrite , Mossbauer spectroscopy , Hyperfine structure , Cation distribution
  • Mitra Amani*, Sadegh Sadeghi Pages 33-42
    Carbon monoxide mainly causing serious problems for environmental and catalyst systems.Oxidation of CO to CO2 is an effective way to reduce these problems. In this work, the graphene substrate was doped with different atoms targeting the CO oxidation. Third group atoms Boron B and Aluminum Al and fifth group atoms N were used for graphene dopping and the final catalysts were BN and AlN doped structures. The electronic structure and catalytic properties of binary BN, AL-doped graphene were investigated through density functional theory DFT. Results show that the AlN doped graphene strictly activates the oxygen reactivity compared to BN one. The activation energy of CO oxidation on AlN is done through Eley-Rideal mechanism as follows: CO O2 → CO2 Oads, the energy value is about 2.58 kcal mol-1. Also, the second oxidation step is occurred through the adsorption of oxygen on AlN doped graphene with no energy barrier. Thus, the substitution of a C-C bond with Al-N is an effective way to design the graphene based catalysts for CO oxidation.
    Keywords: Graphene, Dopping, CO oxidation
  • F. Baghaei, A. Pourahmad* Pages 43-51
    The fabrication and characterization of mesoporous material using rice straw ash as an alternative cheap silica source is reported. Rice straw, combusted at 500 ºC for the production of amorphous silica, has been used for the preparation of mesoporous material. Magnesium oxide nanoparticles were successfully synthesized in mesoporous matrix through a solid state reaction method. The synthesized samples were characterized by XRD, FTIR, SEM and TEM. Disk diffusion method and MIC were used to evaluate the antimicrobial activity of nanoparticles on S. aureus and E. coli compared to standard commercial antibiotic disks. XRD results reveal diffraction peaks for each of the two compounds in the nanocomposite. The XRD studies show that the synthesized MgO nanoparticles have cubic structure. Transmission electron microscopy images showed small particles belong to magnesium oxide nanoparticles with maximum diameter 19 nm.
    Keywords: Magnesium oxide nanoparticles, MCM-41, Rice straw, Nanocomposite, Solid state reaction
  • M. Gordi, M. K. Moravvej, Farshi * Pages 53-61
    In multiple exciton generation, absorption of a photon in a given condition can lead to the production of more than one exciton, increasing the efficiency of the light harvesting devices. Using a many-body method, the results of the multiple exciton generation in silicon-germanium composite nanostructures are presented. The simulation results show that the more the number of silicon atoms in the nanostructure, the larger the MEG threshold and the stronger optical absorption.
    Keywords: Multiple Exciton generation, MEG quantum probability. Silicon-Germanium Composite Nanostructures
  • Dariush Souri *, Saeed Ebrahimi , Mehdi Gabooli Pages 63-73
    : in the present research, ZnSe:Cu nanoparticles with different Cu-dopant content were synthesized by aqueous method, and their antibacterial properties on two Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa gram negative bacteria were investigated. Results of XRD and UV- Visible spectroscopy, show the range of 1.94-2.14 for particles size and 3.50-3.65 eV for energy gap. To study the antibacterial properties, Escherichia coli and Pseudomonas bacteria were used as strain tests. Results of this research imply on that these nanoparticles have considerable antibacterial activity against the mentioned gram-negative bacteria, and have the usage ability in the field of antibacterial drugs. The highest antibacterial activity is devoted to the 1.5 Cu-doped nanoparticles on Escherichia coli. Also the undoped sample prepared under 6 min microwave irradiation had the highest antibacterial activity against the Pseudomonas aeruginosa.
    Keywords: ZnSe nanoparticles, ZnSe:Cu, Microwave irradiation, Antibacterial property, Disc diffusion method