فهرست مطالب

فیزیک کاربردی - سال دهم شماره 1 (پیاپی 20، بهار 1399)

مجله فیزیک کاربردی
سال دهم شماره 1 (پیاپی 20، بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/01/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهرزاد اشرف پور*، حمدالله صالحی، مهدی خانزاده صفحات 5-13

    در این کار دینامیک درهم تنیدگی حالت های همدوس دو کیوتریتی تحت هامیلتونی XX و برهمکنش دزیالوشینسکی موریا و میدان مغناطیسی خارجی بررسی می شود. با استفاده از سنجه درهم تنیدگی کانکرنس تعمیم یافته، با محاسبات عددی و رسم نمودارهایی بر حسب پارامترهای تاثیرگذار، دینامیک درهم تنیدگی آن ها تجزیه و تحلیل می شود. تغییرات سنجه کانکرنس تعمیم یافته به ازای پارامترهای همدوسی غیر همفاز و اندرکنشی بررسی شد. دامنه تغییرات دینامیک درهم تنیدگی حالت معرفی شده به ازای پارامترهای تاثیرگذار در بازه صفر تا بیشینه درهم تنیدگی برای سامانه های کیوتریتی نوسان می کند.

    کلیدواژگان: دینامیک درهم تنیدگی، کانکرنس تعمیم یافته، کیوتریت، حالت همدوس، برهم کنش اسپین مدار
  • رضا باقری*، میکائیل یگانه صفحات 15-29

    محصورسازی چشمه های تابش یکی از مهمترین روش های کنترل خطرات بهداشت محیط برای جلوگیری از آسیب رسانی به انسآن هاست. معمولا از اتاقک سربی با دیوارهایی از آجر سربی برای محصورسازی چشمه های دارای خطر پرتوزایی متوسط و کم استفاده می شود. در این پژوهش، بیشترین میزان فعالیت مجاز چشمه میله ای کبالت 60 به دو روش تحلیلی و مونت کارلویی با استفاده از کد شبیه ساز MCNPX، طوری محاسبه شد که کار با این میزان از فعالیت در داخل یک اتاقک سربی با دیوار هایی از آجرهای سربی استاندارد به ضخامت 5 سانتی متر، توانست استانداردهای پذیرفته شده بین المللی برای کار با اتاقک سربی در نواحی محصورشده را برآورده کند. اختلاف بین نتایج روش تحلیلی و مونت کارلو به طور میانگین کمتر از 16 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که برای کار در وجه های کاربردی پرتودهی/ذخیره و نمونه گذاری/نمونه برداری و همینطور انتقال، باید میزان فعالیت چشمه در روش تحلیلی به ترتیب از 5.61 و 48.25 میلی کوری و در روش مونت کارلو از 6.67 و 56.36 میلی کوری کمتر باشد. این روش تحلیلی با تقریب نسبتا خوبی داده های حاصل از کد قدرتمند MCNPX را تولید کرد.

    کلیدواژگان: اتاقک سربی، کبالت 60، حفاظ گذاری، ضریب تولید و انباشت دز، MCNPX
  • حمیدرضا دهقان پور* صفحات 31-38

    تولید پلاسمونیکی نانوذرات موضوعی مورد توجه و تحت پژوهش است. بسیاری از روش های تولید پلاسمونیکی نانوذرات مبتنی بر تولید نانوحباب های ایجادشده با تابش لیزر پالسی در محیط مایع هستند. در این مقاله، تولید نانوذرات نقره در مجاورت نانوحباب های ایجادشده توسط لیزر پالسی فمتوثانیه ای به صورت نظری بررسی شده و مدل سازی شده است. نتایج این مدل سازی را با نتایج تجربی در مقالات موجود قیاس کرده و نزدیکی چشمگیری مشاهده کرده ایم. برخی مسایلی که بررسی شده است، عبارت است از: ارتباط میان گرمای ویژه نانوذرات با دما، مقدار انبساط گرمایی نانوذرات با شاریدگی لیزر، بستگی اندازه نانوذرات به دمای نانوذرات، رابطهشعاع نانوحباب ها با شاریدگی لیزر و نسبت حجم نانوحباب ها به حجم نانوذرات در برابر شاریدگی لیزر بوده است. در مدل سازی پدیده از  معادلاتی برای سیستم هایی با تقارن کروی و جداسازی مقیاس های زمانی و حل معادلات جفت شده در فضای لاپلاس استفاده شده است.

    کلیدواژگان: نانوذره، انتقال حرارت، نانوحباب، لیزر
  • شهرزاد طلاکش* صفحات 39-52

    در این مقاله با استفاده از روش ابتدا به ساکن پارامتر هابارد موثر از اتم های La و Ru محاسبه شده است. ویژگی های ساختاری و الکترونی و ترمودینامیکی نانولایه LaRuSi با استفاده از نظریه تابعی چگالی در حضور برهم کنش اسپین مدار و با استفاده از کد Wien2kمطالعه شده است. از تقریب های شیب تعمیم یافته و شیب تعمیم یافته به اضافه پارامتر هابارد برای انرژی تبادلی همبستگی استفاده شده است. نتایج محاسبات نشان می دهند که این نانولایه رسانای غیرمغناطیسی است. نمودارهای چگالی حالت های الکترونی این نانولایه نشان می دهد که سهم عمده در توزیع چگالی حالت های الکترونی در اطراف انرژی فرمی ناشی از اربیتال d اتم سطح (Ru) است. نتایج محاسبه شده از ضریب خطی گرمای ویژه الکترون ها نشان می دهد که سهم اتم Ru واقع بر سطح نانولایه در ضریب خطی گرمای ویژه الکترونی نسبت به اتمRu واقع در لایه مرکزی بیشتر است. ویژگی های ترمودینامیکی این نانولایه از جمله مدول حجمی، دمای دبای، گرمای ویژه در فشار و حجم ثابت و ضریب انبساط گرمایی با استفاده از مدل شبه هماهنگ دبای در دمای K0 تاK 1000 و فشارهایGPa 0 تا GPa10محاسبه شده است. گرمای ویژه در حجم ثابت در دمای پایین وابستگی مکعبی به دما دارد و در دماهای بالا به حد ثابت کلاسیکیJ/molK)) 74 می رسد.

    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، نانولایه LaRuSi، ویژگی های ترمودینامیکی، مدل شبه هماهنگ دبای
  • سمیه داودی، مریم قشلاقی* صفحات 53-65

    در این پژوهش، خواص اپتیکی لایه نازک اکسید روی آلاییده با آلومینیوم (AZO) و لایه نازک اکسید ایندیوم آلاییده با قلع (ITO) بر زیرلایه شیشه و زیرلایه پلیمری انعطاف پذیر(پلی اتیلن) PET بررسی شد. سپس فیلترهای فوق با یکدیگر مقایسه شدند. هدف این پژوهش، به دست آوردن لایه بهینه با مقاومت ویژه کمینه و شفافیت مناسب در ناحیه طول موج مریی است. در لایه نشانی های AZO و ITO، برای افزایش قابلیت عبور، دو نوع پوشش ضدانعکاسی برای اهداف کاربردی مختلف، با استفاده از نرم افزار لایه نشانی مکلیود، طراحی شده است. برای دو نوع لایه نشانی، بالاترین میزان عبور در ناحیه مریی (400 تا 700 نانومتر) به ترتیب برای لایه نشانی های AZO، 01/98 و 41/95 درصد و برای لایه نشانی های ITO، 85/81 و 45/79 درصد شد. همچنین با تغییر زیرلایه از شیشه به زیرلایه پلیمری برای تک لایه های  AZO و ITO، نه تنها میانگین درصد عبور نور افزایش یافت بلکه نواخت تغییرات درصد عبور نور به طول موج کمتر بود. برای دو نوع پوشش ضدانعکاسی لایه نشانی های AZO و ITO، نیز با تغییر زیرلایه از شیشه به PET، بیشترین میزان عبور در ناحیه مریی (400 تا 700 نانومتر) به ترتیب برای لایه نشانی های AZO به 87/97 و 18/96 درصد و برای لایه نشانی های ITO به 23/82 و 04/80 درصد رسید.

    کلیدواژگان: پوشش ضدانعکاسی، اکسید ایندیوم آلاییده با قلع (ITO)، اکسید روی آلاییده با آلومینیوم (AZO)، زیرلایه پلیمری (PET)
  • علی حسین محمد ظاهری* صفحات 67-77

    در این کار، طیف انرژی الکترون ها و حفره های سیم های کوانتمی با سطح مقطع V شکل با پهنای شیار متغیر به صورت تحلیلی محاسبه شده است. این پژوهش در ادامه کار اینوشیتا و همکاران او است، که در آن، خواص نانوسیم های V شکل با شیار ثابت را مطالعه و بررسی کرده اند. برای اصلاح ساختار سیم، از معادلات پیشنهادی در مقاله اینوشیتا و همکاران در خصوص سیم های کوانتمی با سطح مقطع V شکل ولی با پهنای شیار متغیر استفاده شده است. یک پتانسیل موثر جدید با توجه به شکل سطح مقطع این نانوسیم معرفی کردیم و با استفاده از آن و در نظر گرفتن مختصات تبدیل یافته مناسب، تابع موج دوبعدی شرودینگر به دو معادله دیفرانسیل یک بعدی تبدیل شد. با استفاده از این دو معادله، مقادیر ویژه (ترازهای انرژی) و همچنین توابع موج متناظر با آن ها برای حامل های بار در نواحی داخلی و بیرونی سیم محاسبه شدند. نتایج با کلیت نتایج تحقیقات قبلی مطابقت خوبی دارند. لازم است ذکر کنیم که به دلیل آنکه سیم های کوانتمی با این ویژگی برای اولین بار ارزیابی شده است، امکان مقایسه عددی بین نتایج این کار با کارهای دیگران وجود ندارد. ولی با توجه به خصوصیت ذاتی این نوع نانوساختارها می توان گفت که نتایج بسیار خوبی حاصل شده است. از جمله آنکه با افزایش انحنای بالای سیم کوانتمی (در شکل (1-a) با نماد (b)) مقدار ویژه انرژی کاهش می یابد که با قواعد کوانتمی سازگاری کامل دارد. نتایج حاصل از این کار برای مطالعه خواص فیزیکی نانوسیم های V شکل که نیاز به محاسبات تحلیلی دارند بسیار باارزش است.

    کلیدواژگان: سیم های کوانتمی، نانوسیم با مقطع V شکل، ویژه تابع، ویژه مقدار، پتانسیل موثر
|
  • Mehrzad Ashrafpour *, Hamdollah Salehi, Mehdi Khanzadeh Pages 5-13

    In this work, we study entanglement dynamics in a two-qutrit systemunder the XX Hamiltonian, in the presence of Dzyaloshinskii-Moriya interaction and external magnetic field. Using the generalized concurrence as an entanglement measure, their entanglement dynamics are investigated by numerical computation and the appropriate graphs as a function of the parameters are depicted. The generalized concurrence measure changes for different values of interaction and non-phase coherence parameters can be investigated. It is observed that the entanglement dynamics variations range of these states is changed between maximum entanglement or no entanglement in qutrit systems, depending on the choice of the parameters involved.

    Keywords: Entanglement dynamics, Generalized Concurrence, Qutrit, Coherent state, DM interaction
  • Reza Bagheri *, Mikail Yeganeh Pages 15-29

    Isolation of radiation sources is one of the most important methods of the radiation protection in order to prevent harm to human beings. Usually, lead cells with plumbic brick walls are used for isolation of medium and low radiation level sources. In this research, the maximum permissible activity of 60Co line source was calculated using both the analytical and Monte Carlo methods, such that the handling of this amount of activity inside the lead cell with 5 cm standard plumbic brick walls, could fulfill the accepted international criteria for lead cells application in restricted areas. The difference between the analytical and Monte Carlo results was obtained less than 16% in average. The results showed that, the activity of 60Co source should be less than 5.61 and 48.25 mCi for the analytical method and less than 6.67 and 56.36 mCi for Monte Carlo method respectively at irradiate/storage and load/unload (as well as transient) operation modes. The proposed analytical method could generate MCNPX code data with relatively good approximation.

    Keywords: Lead cell, Cobalt-60, Shielding, Buildup Factor, MCNPX
  • Hamid Reza Dehghanpour * Pages 31-38

    Plasmonic production of the nanoparticles is an interesting field of research. A significant part of the plasmonic nanoparticle generation process is based on the creation of the nanobubbles by pulsed laser irradiation in the liquid medium.  Here, the generation of Ag nanoparticles produced in vicinity of the nanobubbles created by pulsed femtosecond laser is investigated. This investigation is performed on theoretical and computer simulation procedures. Our simulation in comparison with empirical results in previous reports has an acceptable agreement. We investigate the parameters such as: relationship between specific heat of the nanoparticles and temperature, variation of the nanoparticles’ volume expansion with the laser fluence, the temperature dependence of the nanoparticle average size and the ratio of nanoparticle/nanobubble volume versus the laser fluences. In the simulation we utilize the equations with spherical symmetry, the separation of the time and space parts and eventually solve the coupled equations in the Laplace space.

    Keywords: Nanoparticle, Heat transfer, nanobubble, Laser
  • Shahrzad Talakesh * Pages 39-52

    In this paper, using the first-principle procedure, the effective Hubbard parameters of La and Ru atoms are calculated. Then, the structural, electronic and thermodynamic properties of LaRuSi nano-layer using the density functional theory are investigated in the presence of spin-orbit coupling making use of Wien2k code. The generalized gradient approximation (GGA) and generalized gradient approximation plus Hubbard parameter (GGA+U) are used for exchange-correlation potential. The calculated results show that this nano-layer is a non-magnetic metal. The electron densities of states (DOS) show that the major contribution in DOS around the Fermi energy comes from d orbital of Ru surface atom. The calculated results of the linear coefficient of specific heat of electrons show that the contribution of the Ru atom located on the nano-layer surface is higher than the Ru atom located on the central layer. The thermodynamic properties of this nano-layer such as bulk modulus, Debye temperature, specific heat at constant pressure and volume and thermal expansion coefficient are calculated using quasi-harmonic Debye model at 0 K to 1000 K temperatures and 0 GPa to 10 GPa pressures. The specific heat at constant volume at low temperature is cubically dependent on temperature and at high temperatures, it reaches the classical constant limit 74 (J/molK).

    Keywords: density functional theory, LaRuSi nano-layer, thermodynamic properties, Quasi-harmonic Debye model
  • Somayh Davodi, Maryam Gheshlaghi * Pages 53-65

    The optical properties of aluminum-doped zinc oxide (AZO) and tin-doped indium oxide (ITO) thin films on glass and the flexible polymer substrate (PET) are studied and are compared. The purpose of this study is to obtain optimal layers with a minimum specific resistance and a clear transparency in the visible area. In the AZO and ITO coatings, two anti-reflective coatings for different applications are designed to increase transmission by the MacLeod coating software. For the two coating types, the highest transmission through the visible area (400 to 700 nm) was 98.01% and 95.41% for the AZO coatings and 81.85% and 79.45% for the ITO coatings. Also, by changing the substrate from glass to PET for the single layer of AZO and ITO, the average percentage of light transmission increased, and the rate of change in light transmission per wavelength was decreased. For two types of anti-reflective coatings of AZO and ITO layers, by changing the substrate from glass to PET, the highest transmission in the visible area (400 to 700 nm) was to 97.87 and 96.18% for AZO coatings and 82.23% and 80.04% for ITO coatings.

    Keywords: Aluminum-doped Zinc Oxide (AZO), Tin-doped Indium Oxide (ITO), Polymer substrate (PET)
  • Ali Hossein Mohammad Zaheri * Pages 67-77

    In this work, we have analytically calculated the energy spectrum of electrons and holes of quantum wires with V-shaped cross-sections and variable widths. To modify the wire structure, we have used the equations proposed by Inoshita et al. We introduce a new effective potential according to the shape of the cross-section of this nanowire for solving the Schrodinger equation. Using this proposed effective potential and considering a suitable modified coordinate (mapping coordinate) that enables us to separate two-dimensional wave functions into two one-dimensional equations. we have calculated the wave functions and corresponding eigenvalues of the charge carriers in these nanowires. We find that by increasing the curvature of the top of the quantum wire (b) the energy of the charge carriers will be decreased. Our results are in good agreement with previous research. The results of this work are valuable for studying the physical properties of V-shaped nanowires that require analytical computation.

    Keywords: Quantum Wires, V-shaped Nano-Wires, Eigenfunction, Eigenvalue, Effective Potential