فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 61 (زمستان 1399)

در این پژوهش، یک مطالعه عددی در مورد افزایش انتقال گرمای جابه جایی در مبدلی به طول L و قطر D، که از دیواره های جانبی با شار سرمایشی ثابت q خنک و نانوسیال همگن آلی - فلزی نیکل با دبی ثابت و دما TH</sub> وارد و با دما TC</sub> خارج شده، انجام شد. نتیجه های به دست آمده از حل هم زمان معادله های حاکم برای نانوسیالات، اکسید مس، اکسید آلومینیم، اکسید تیتانیم و آلی- فلزی نیکل نشان داد، با توجه به تفاوت مقدارهای دمای خروجی مبدل، عدد ناسلت و ضریب انتقال گرمای جابه جایی متوسط برای نانوسیالات یادشده، با کسر حجمی، دما، سرعت سیال ورودی و شار سرمایشی ثابت؛ دمای خروجی مبدل برای نانوسیال آلی- فلزی نیکل بیش از سایر نانوسیالات کاهش می یابد. بررسی تاثیر شار سرمایشی با دما، سرعت و کسر حجمی ثابت نشان داد، با افزایش شار سرمایشی، دمای خروجی کاهش و مشخصه گرمایی مبدل بهینه ولی عدد ناسلت و ضریب انتقال گرمای جابه جایی متوسط به دلیل عدم تغییر ابعاد هندسی مبدل ثابت می مانند. همچنین، مطالعه تاثیر کسر حجمی با دما، سرعت و شار سرمایشی ثابت نشان داد، با افزایش کسر حجمی، دمای خروجی کاهش و مشخصه گرمایی مبدل بهینه اما عدد ناسلت و ضریب انتقال گرمای جابه جایی متوسط، کاهش می یابند و درنهایت بررسی تاثیر دمای نانوسیال ورودی مبدلبا کسر حجمی، سرعت سیال ورودی و شار سرمایشی ثابت، نشان داد، با افزایش دمای ورودی، دمای خروجی افزایش یافته ولی عدد ناسلت و ضریب انتقال گرمای جابه جایی متوسط به دلیل عدم تغییر ابعاد هندسی مبدل و ثابت می مانند.

چهارمین انقلاب صنعتی ترکیبی از فناوری های جدید و نوظهور از جمله هوش مصنوعی، رباتیک، فناوری نانو، بیوتکنولوژی، اینترنت اشیا و... تعریف می شود. به گفته طرفداران انقلاب صنعتی چهارم، این فناوری ها قرار است جوامعی را که ما در آن ها زندگی می کنیم و اقتصادی که در آن فعالیت می کنیم را متحول سازند. توسعه سریع دانش نانوفناوری و این باور که آن ها تهدیدی برای بقای سیاره زمین هستند و ممکن است برای سلامت انسان و محیط زیست ایجاد خطر کنند، گروه های جامعه مدنی سازمان یافته را بر آن داشته تا بر اساس اصل احتیاط، خواستار انجام پژوهش ها در مورد فعالیت ها و فراورده های بر پایه فناوری نانو شوند. اصل احتیاط یکی از راه کارهای ارایه شده برای کاهش ریسک آسیب به وسیله تکنولوژی های در حال ظهور توسعه داده شده است. این موضوع در برخی از اسناد ملی و بین المللی نیز مورد توجه قرار گرفته است. از گذشته اصل احتیاط به طور معمول به عنوان معیار نظارت و حفاظت بر محیط زیست استفاده می شد، اما امروزه اصل احتیاط به یک اصل مهم در تمامی علوم تبدیل شده است، زیرا اعتقاد بر این است که دانش های نوین همراه با مزایای بالقوه، تهدیدهایی را برای زندگی در کره زمین به وجود می آورند. با توجه به نقش پراهمیت این اصل در حمایت از فناوری های نوظهور از جمله نانوفناوری به این نتیجه رسیده ایم که به کارگیری تدبیرهای احتیاطی در زمینه فراورده ها، کالاها و خدمات عرضه شده بر پایه فناوری نانو، نقش موثری در حمایت از این دانش همزمان با حفاظت از سلامت انسان و محیط زیست دارد.

در این مقاله به طراحی و شبیه سازی یک نانوحس گر زیستی بر پایه بلوره فوتونی دوبعدی با استفاده از رزوناتور حلقوی مربعی برای کنترل غلظت گلوکز پرداخته شده است. ویژگی های نوری رزونانس حلقوی مربعی با استفاده از روش FDTD تحلیل و پیش بینی شده است. این حس گر شامل یک موج بر افقی و یک موج بر خروجی عمودی و یک نانو تشدیدگر است. پارامترهای حساس در رزوناتور حلقوی بستگی به ضریب شکست های مواد مورداستفاده دارد. به همین ترتیب غلظت گلوکز را می توان در نظارت قرار داد. در حس گر زیستی با تغییر ماده مور اندازه گیری، ضریب شکست آن تغییر می کند که باعث تغییر در نحوه انتشار پالس می شود و با اندازه گیری طول موج تشدید در ساختار مو ج بر، می توان عملیات اندازه گیری را انجام داد. به منظور انعطاف پذیری ساختار طراحی شده و همچنین، کاربردی بودن آن به ایجاد تغییراتی در موج برهای خروجی ساختار پرداخته شده است. با انتخاب میله های پراکندگی از جنس نانوذرات طلا به دلیل اثرهای پلاسمونیک بر ساختار، پارامترهای طول موج رزونانس، ضریب کیفیت و حساسیت به ترتیب حدود 1554 نانومتر، 850 و nm/RIU 660 به دست آمده است. همچنین، به دلیل عملکرد نانوحس گر در گستره سوم طول موج مخابراتی، پراکندگی نیز در حداقل مقدار خود قرار دارد

سیمان کاری لوله های جداری از مهمترین قسمت های حفاری چاه های نفت و گاز به شمار می رود. امروزه با توجه به افزایش عمق چاه های نفت و گاز نیاز به استفاده از انواع افزودنی های متنوع سیمان بر حسب عمق و دمای چاه است. این افزودنی ها با اهداف متفاوتی از جمله مدیریت زمان بندش سیمان، کنترل مهاجرت و نفوذ گاز، افزایش استحکام سیمان و غیره به کار می روند. در این مطالعه نقش نانو سیلیکا، نانو گرافیتها، نانو ژیوپلیمرها، نانو سلولزها، نانو زیرکونیا، نانو منیزیم اکسید و نانو تیتانیم دی اکسید در ارتقاء ویژگی های متفاوت سیمان مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. آزمایش ها نشان می دهند که افزودن مقدارهای بسیار کم از نانوذرات مذکور باعث بهبود بسیار زیادی در ویژگی های مطلوب سیمان حفاری شده و کاهش هزینه های عملیات را به دنبال دارد.

در این مقاله، اثر غیرخطی kerr بر بالا بردن کارایی گیت های منطقی تمام نوری فشرده فلز- عایق- فلز چند کاناله با فلزهای ناهم جنس بررسی شده است. در این پژوهش از تداخل خطی بین مدهای پلاریتون پلاسمون سطحی استفاده شده است. اصول کار برای تابع های منطقی OR، AND، XOR و NOR به طور عددی با روش اجزای محدود بررسی شده است. برای دست یابی به تابع های منطقی متفاوت، یک ساختار با بعدهای فیزیکی ثابت می تواند چندین تابع منطقی اساسی را تحقق بخشد. در ساختار پیشنهادی، با اعمال سیگنال های نوری به کانال های متفاوت ورودی، می توان تابع های منطقی OR، AND و XOR را پیاده سازی کرد. همچنین، با افزودن یک سیگنال نوری کنترل، گیت منطقی NOR برقرار می شود. از طرفی برای بهبود تفاوت سطح بین حالت های منطقی "0" و "1"، در موج برها از فلزهای ناهم جنس و همچنین از ماده کر با اثر غیرخطی بهره گرفته شده است. گیت منطقی تمام نوری ارایه شده دارای چیدمان ساده و فشرده است و می تواند به بسیاری از قطعه های نانوفوتونیک مورد استفاده در شبکه های ارتباط نوری نیز اعمال شود.در این مقاله، اثر غیرخطی kerr بر بالا بردن کارایی گیت های منطقی تمام نوری فشرده فلز- عایق- فلز چند کاناله با فلزهای ناهم جنس بررسی شده است. در این پژوهش از تداخل خطی بین مدهای پلاریتون پلاسمون سطحی استفاده شده است. اصول کار برای تابع های منطقی OR، AND، XOR و NOR به طور عددی با روش اجزای محدود بررسی شده است. برای دست یابی به تابع های منطقی متفاوت، یک ساختار با بعدهای فیزیکی ثابت می تواند چندین تابع منطقی اساسی را تحقق بخشد. در ساختار پیشنهادی، با اعمال سیگنال های نوری به کانال های متفاوت ورودی، می توان تابع های منطقی OR، AND و XOR را پیاده سازی کرد. همچنین، با افزودن یک سیگنال نوری کنترل، گیت منطقی NOR برقرار می شود. از طرفی برای بهبود تفاوت سطح بین حالت های منطقی "0" و "1"، در موج برها از فلزهای ناهم جنس و همچنین از ماده کر با اثر غیرخطی بهره گرفته شده است. گیت منطقی تمام نوری ارایه شده دارای چیدمان ساده و فشرده است و می تواند به بسیاری از قطعه های نانوفوتونیک مورد استفاده در شبکه های ارتباط نوری نیز اعمال شود.

به تازگی فسفرن یا فسفرسیاه دوبعدی به دلیل دارا بودن ویژگی های ساختاری، مکانیکی، الکترونیکی و مغناطیسی بسیارعالی و نیز کاربردهای زیاد در علوم نانو بسیار موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. پژوهش های نظری و تجربی جدید گسترده بر این ماده، رفتار ناهمسان گردی ذاتی آن را آشکار کرده است. این ویژگی منحصربه فرد باعث شده است که فسفرن نسبت به سایر مواد لایه ای دوبعدی ویژه تر به نظر آید. علی رغم بررسی های گسترده بر ویژگی های فسفرن هنوز بسیاری از ویژگی های آن تا حد زیادی کشف نشده است و توجه بیشتر بر این ماده ارزشمند را می طلبد. وجود ویژگی های ذاتی جالب فسفرن موجب شده است پژوهشگران به طراحی و ساخت دستگاه های پرکاربرد در زمینه نانوامیدوار باشند و پیشرفت های اساسی و فنی بیشتری را در این زمینه پیش بینی می کنند.