فهرست مطالب

پژوهش سیستم های بس ذره ای - سال دهم شماره 4 (پیاپی 27، زمستان 1399)

نشریه پژوهش سیستم های بس ذره ای
سال دهم شماره 4 (پیاپی 27، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/12/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • زهرا آهنگری* صفحات 1-14
    در این مقاله مشخصه های الکتریکی و تونل زنی رزونانس در نانو ترانزیستور اثر میدانی دوگیتی شاتکی با ماده کانال (ایندیوم فسفاید) InP به روش تابع گرین غیر تعادلی مورد بررسی قرار گرفته است. برخلاف ترانزیستور اثر میدان متداول با سورس و درین آلاییده شده، ترانزیستور شاتکی دارای سورس و درین فلزی می باشد و ساز و کار اصلی جریان در این افزاره تونل زنی مستقیم از سورس به کانال است. ساختار نواری افزاره دوگیتی که در آن حرکت حامل در یک جهت محدود شده است، به کمک روش تنگ بست با پایه *sp3d5s و تشکیل همیلتونین دوبعدی به ازای ضخامت های مختلف کانال محاسبه گردیده است. با کاهش ضخامت کانال جرم موثر حاملها و سطح انرژی زیرنوارها نسبت به ساختار توده ای افزایش می یابد. همچنین، با کاهش ضخامت کانال، به دلیل افزایش کنترل گیت بر کانال مشخصه الکتریکی افزاره بهبود پیدا می کند. در ادامه، با افزایش ارتفاع سد شاتکی موثر به دلیل اثرات کوانتومی، در ولتاژ درین کوچک، یک چاه پتانسیل در امتداد کانال از سورس به درین تشکیل می گردد. در این حالت و در دمای پایین، تونل زنی رزونانس در این افزاره رخ می دهد. عوامل فیزیکی و ساختاری تاثیر گذار بر تونل زنی رزونانس به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ساختار نواری، روش تنگ بست، تابع گرین غیر تعادلی، ترانزیستور شاتکی، تونل زنی رزونانس
  • قاسم الله یاری زاده*، علی اکبر حسن زاده صفحات 15-31
    فولاد ضدزنگ آستنیتی بخاطر خواص مکانیکی و مقاومت عالی در مقابل خوردگی در حضور آب و بخارآب، بطور گسترده ای در ساخت مخزن راکتور های هسته ای تحت فشاراستفاده می شوند. عناصر غالب در آلیاژهای آستنیتی، آهن، نیکل و کروم می باشند. در این پژوهش، نقش نیکل و کروم و همچنین پارامترهای ساختاری آلیاژ بر رفتار تنش-کرنش آلیاژهای دوتایی آهن-نیکل، آهن-کروم و سه تایی آهن-نیکل-کروم در دماهای مختلف با استفاده از دینامیک مولکولی و با دو هنگرد دما- فشار ثابت و دما-حجم ثابت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از هنگرد دما-حجم ثابت منجر به نتایجی با خطای زیر 10 درصد نسبت به داده های تجربی می شود. منحنی های تنش-کرنش آلیاژهای دوتایی آهن-کروم، آهن-نیکل و سه تایی آهن-نیکل-کروم با مقادیر مختلف نیکل و کروم دلالت بر این دارد که افزایش مقدار نیکل و کروم باعث کاهش مدول یانگ می شود. این نتایج همچنین نشان می دهند که با افزایش مقدار کروم مقدار تنش تسلیم ماده کاهش پیدا می کند درحالی که با افزایش مقدار نیکل مقدار تنش تسلیم افزایش می یابد. شبیه سازی های اثر اندازه جعبه شبیه-سازی، آهنگ کرنش و افزایش دما بر رفتار تنش-کرنش، مدول یانگ و تنش تسلیم نیز مورد مطالعه قرار گرفت.
    کلیدواژگان: دینامیک مولکولی، آلیاژهای آستنیتی آهن، نیکل و کروم، منحنی های تنش-کرنش، مدول یانگ، تنش تسلیم
  • پروانه ایرانمنش*، عمادالدین محمودی نیا، سمیرا سعیدنیا، علی رحمتی صفحات 32-45

    در این پژوهش، با روش شیمیایی ساده هیدروترمال نانوساختار دی سولفید مولیبدن سنتز شد. با کاربرد پیش ماده های متفاوت تیوره و تیواستامید، ساختار بلوری نمونه ها بررسی شد. از آنالیزهای طیف سنج پراش پرتو X، طیف سنج تبدیل فوریه فروسرخ، طیف سنج رامان، میکروسکپهای الکترونی تراگسیلی و روبشی و طیف سنج جذبی مریی فرابنفش به منظور مشخصه یابی نانوساختار بهره برده شد. بررسیهای طرح پراش پرتو X تشکیل ساختار بلوری شش گوشی نمونه ها را تایید کرد. طیف تبدیل فوریه فروسرخ به خوبی تشکیل پیوندهای MoS2 را در نانوذرات نشان می دهد. اندازه ذرات و توزیع تقریبا یکنواخت و مورفولوژی آن با میکروسکپهای الکترونی تراگسیلی و روبشی نشان داده شد. فعالیت فوتوکاتالیستی ذرات در تخریب رنگ متیلن بلو بررسی شد. نتایج بهبود فعالیت فوتوکاتالیستی نمونه سنتز شده با نسبت مولی 3:1 تحت نور UV تا %90 نشان داد.

    کلیدواژگان: نانوساختار، دی سولفید مولیبدن، هیدروترمال، فعالیت فوتوکاتالیستی
  • عباس کلاته، سید امیرحسین زارعیان، مهدی بهادران* صفحات 47-62

    در این مقاله، یک حسگرزیستی شامل موجبر بازتابنده پادزنشی پلاسمونیکی و میکرو تشدیدگر حلقوی ورنیری طراحی شد. ابتدا با تغییر ضریب شکست محلول در لایه پوشش یک موجبر بازتابنده پادزنشی پلاسمونیکی دندانه دار ،مدهای مغناطش عرضی شامل یک مد خالص و یک مد پلاریتون سطحی در مرز دی الکتریک - فلز ، در طیف طول موجی با استفاده از روش حل ویژه تفاضل محدود مورد بررسی قرار گرفت. موجبر طراحی شده در یک سیستم تشدیدگر حلقوی چهار طبقه با گستره آزاد طیفی 150 nm به عنوان حسگر زیستی مورد بررسی قرار گرفت. تابع انتقال نوری این حسگر چهار طبقه با استفاده از روش تاخیر خطی پردازش سیگنال و قایده میسون محاسبه شد. سپس حسگر را برای تشخیص باکتری اشریشا کولای (Escherichia coli-O157) در آب آشامیدنی بکار بردیم و به حساسیتهای 4/140 و 9/475 و دقتهای 4-10× 14/1 و 5-10× 36/3 به ترتیب برای مد های مغناطش عرضی پایه و اول دست یافتیم. مزایای حسگر ارایه شده نسبت به دیگر حسگرهای موجود درتشخیص سریع باکتری با حساسیت و دقت بالا، اندازه کوچک در ابعاد میکرومتر، ساخت در دسترس و ارزان و قابلیت اتصال به سیستمهای الکترونیکی موجود است.

    کلیدواژگان: موجبر بازتابنده پادزنشی پلاسمونیکی، حسگر زیستی، باکتری ایکولایO157، میگرو تشدیدگر حلقوی، حسگر ورنیر
  • جواد حسن زاده*، فرزانه شفیعی نژاد، سعید مهدوی فر صفحات 63-72
    در این مقاله، زنجیره هایزنبرگ اسپین-2/1 با برهمکنش تبادلی متناوب را در حضور برهمکنش تبادلی مدوله شده شش تایی روی باندها در نظر می گیریم. تاثیر میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت را روی نمودار فاز حالت پایه این مدل با استفاده از روش عددی لنکشوز مورد مطالعه قرار می دهیم. نمودار فاز حالت پایه شامل سه فاز مایع لاتینجر بدون گاف، دو فاز گاف-دار پله ای و یک فاز یگانه اسپینی است. مطالعات قبلی نشان داده اند که در حضور برهمکنش تبادلی مدوله شده، منحنی مغناطش سیستم دارای دو پله در مقادیر و از مقدار اشباع است. در اینجا از نظر عددی، ما آنتروپی درهمتنیدگی و طیف درهمتنیدگی را برای یک زنجیره با تعداد محدود ذرات محاسبه می کنیم. نتایج عددی نشان می دهد که فاز یگانه اسپینی تبهگنی مرتبه چهارم دارد و فاز گاف دار پله ای اول و دوم تبهگنی مرتبه دوم را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: : زنجیره اسپین -2، 1، آنتروپی درهمتنیدگی، طیف درهمتنیدگی، تبهگنی
  • رضا شکوهی* صفحات 73-82
    انبساط پلاسمای یک بعدی بدون برخورد در غیاب میدان مغناطیسی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مقاله انبساط پلاسماهای دارای توزیع های سرعت اولیه ماکسولی و لورنتزی تعمیم یافته (r,q) و تاثیر پارامترهای r و qبر انبساط، با استفاده از شبیه سازی معادلات نظریه جنبشی بررسی و مقایسه شده است. در این شبیه سازی، تحول الکترونها توسط معادله ولاسوف تعیین می شود و تحول یونها از معادلات سیالی پیروی می کند. نشان داده شده است که پلاسما در صورت دارا بودن توزیع های اولیه سرعت مختلف برای الکترونها با سرعت های متفاوتی به سمت خلا منبسط خواهد شد. نتایج نشان می دهند که در حالت هایی که توزیع اولیه الکترون ها پرانرژی تر است سرعت نهایی یونها بیشترخواهد بود.
    کلیدواژگان: انبساط پلاسما، تابع توزیع لورنتزی تعمیم یافته، معادله ولاسف، شبیه سازی
  • راضیه نعمتی، مجتبی اشهدی، داود واحدی فخرآباد* صفحات 83-92
    در این مطالعه، خواص الکترونی و مکانیکی تک لایه AlN خالص و کاملا هیدروژن دار شده، با استفاده از محاسبات اصول اولیه، مورد مطالعه قرار گرفته است. دو حالت مختلف برای جذب هیدروژن در نظر گرفته شده است: (الف) جذب اتم های هیدروژن روی اتم های آلومنیوم و نیتروژن در یک سمت مشابه صفحه AlN (AlN-2H) و (ب) جذب اتم های هیدروژن روی اتم های آلومنیوم و نیتروژن در دو سمت مخالف صفحه AlN (H-AlN-H). نانو صفحه AlN هیدروژن دار شده نیم رسانا است و گاف نواری انرژی آن نسبت به صفحه AlN خالص، تغییر پیدا می کند، به طوری که، مقدار گاف نواری برای H-AlN-H و AlN-2H به ترتیب 3 و 3/4 الکترون ولت به دست آمدند. با استفاده از خواص الکترونی محاسبه شده، محاسبات DFT در محدوده تغییر شکل الاستیک هارمونیک برای به دست آوردن ثابت های الاستیک مکانیکی تک لایه AlN خالص و کاملا هیدروژن دار شده، انجام شده است. از لحاظ انرژی، ساختار AlN هیدروژن دار شده در مقایسه با ساختار AlN خالص، پایدارتر است. همچنین، با محاسبه انرژی تشکیل ساختارهای AlN-2H و H-AlN-H، ساختار H-AlN-H نسبت به ساختار AlN-2H پایدارتر است. به طور خاص، مشخص شده است که سختی در صفحه AlN هیدروژن دار شده به طور قابل توجهی کوچک تر از AlN خالص است، به طوری که سختی در صفحه برای H-AlN-H، N/m 82 است.
    کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، ثابت های الاستیک مکانیکی، تک لایه AlN خالص و کاملا هیدروژن دار شده
  • اسفندیار فیضی*، حمیده افتخاری، کوثر السادات موسوی طه صفحات 93-105

    در این مقاله قصد داریم همبستگی های کوانتومی (ناهمخوانی کوانتوم ی (QD) و عدم قطعیت کوانتومی موضعی (LQU)) را در یک نقطهی کوانتومی عمودی مورد بررسی قرار دهیم. همچنین وابستگی آنها به میدان مغناطیسی و دما با جزییات ارایه شده است. قابل توجه است که ناهمخوانی کوانتومی و عدم قطعیت کوانتومی موضعی به میزان زیادی رفتاری مشابه دارند. بعلاوه تحول زمانیاین دو (QD و LQU) تحت کانال میرایی دامنه و وارونی فاز بررسی شده است. نشان داده شده است که برای بعضی حالتهای قطری بل ناهمخوانی کوانتومی تحت برخی واهمدوسیها در یک فاصلهی زمانی محدود ناورداست [Phys. Rev. Lett. 104, 200401 (2010)] همچنین نتایج ما نشان میدهد که ناهمخوانی کوانتومی تحت کانال وارونی فاز برای فاصلهی زمانی محدود در یک نقطه ی کوانتومی عمودی ناوردا است. در حالیکه، این پدیده برای عدم قطعیت کوانتومی موضعی رخ نمیدهد.

    کلیدواژگان: همبستگی های کوانتومی، ناهم خوانی کوانتومی، عدم قطعیت کوانتومی موضعی، نقطه ی کوانتومی عمودی
  • مهرزاد قربانی*، مهدی سلیمانی صفحات 106-120

    در این مقاله، با استفاده از سه روش عددی: تفاضلات متناهی، عناصر متناهی و بدون شبکه، هر کدام با ویژه گی های خاصی، ساختار الکترونی تعدای از نانو سیستم های دو بعدی با کمک حل عددی معادله شرودینگر دو بعدی مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. برای حل مسایل کاربردی حوزه الکترونیک کوانتومی محاساتی نیمرساناها اغلب نیاز به حل عددی معادلات شرودینگر دو بعدی می باشد که این مسایل عموما دارای پیچیدگیهای محاسباتی خاص خود می باشند. محاسبه ویژه مقادیر یکی از مهمترین چالش ها در این حوزه می باشد. در اینجا، با کمک پنج مثال کابردی، نشان داده شده است که تحت شرایط مفروض، اندازه ویژه مقادیر مسیله، در روش تفاضلات محدود از پایین و در روش المان محدود از بالا به مقادیر واقعی نزدیک می شود. بنابراین در صورت نیاز به دقت بالا برای یک مسئله عمومی کاربردی که حل تحلیلی آن وجود ندارد، با کمک این دو روش می توان تقریبی از کران بالا و پایین و بازه ای برای ویژه مقادیر یافت. در ادامه نشان داده شده، روش بدون شبکه بالاترین دقت را در بین روش های ارایه شده برای مثال های مورد بررسی دارد.

    کلیدواژگان: معادله شرودینگر دو بعدی، روش های بدون شبکه، روش های اجزاء متناهی، روش های تفاضلات متناهی، توابع پایه ای شعاعی
  • علی اکبر مرادی مرجانه*، مهدی ابراهیمی لوشاب، فرهاد محمدجعفری صفحات 121-138
    در این مقاله، برخوردهای دو تا پنج کینکی مدل انتگرال ناپذیر سینوسی هایپربولیک φ^4 که مدلی تغییر شکل یافته از مدل کاملا شناخته شده φ^4 است، را به صورت عددی مطالعه می کنیم . در این بررسی حالت های مقید و پراکنده رویت شدند که به تعداد کینک و شرایط اولیه بستگی دارند. علاوه بر آن، نتایج نشان می دهند که چگالی انرژی در نقطه برخورد، بیشینه است که برای تعداد فرد (زوج) بیشتر به صورت چگالی انرژی پتانسیل (چگالی انرژی جنبشی) ظاهر می شود. مقادیر چگالی انرژی کل و تغییر شکل در هر دو مدل φ^4 و سینوسی هایپربولیک φ^4 تقریبا یکسان هستند، اما مقادیر چگالی انرژی جنبشی در برخوردهای با تعداد فرد و چگالی انرژی پتانسیل در برخوردهای با تعداد زوج برای این دو مدل متفاوت است.
    کلیدواژگان: سالیتون ها، مدل ها و نظریه های غیر موضعی یا غیر خطی، برخوردها
  • فرض الله میرزاپور*، رضا رسولی صفحات 139-149
    در مکانیک آماری دانستن حد بالای آنتروپی در تعیین وضعیت پایانی سامانه بر اساس اصل وردشی هلمهولتز بسیار حایز اهمیت است. از این رو تلاشهای بسیاری جهت محاسبه آنتروپی سیستم صورت گرفته است و نظریه ترمودینامیک بر پایه آنتروپی رنی اخیرا ارایه شده است که قادر به توصیف حالتهای جدید در سیستم ترمودینامیکی است. تعیین دقیق آنتروپی در بسیاری از موارد قابل انجام نیست و از این رو روش های تقریبی به کار گرفته می شود. حل تقریبی می تواند شامل تعیین حد بالا برای آنتروپی باشد که وضعیت نهایی سیستم را تعیین می کند. در این مقاله یک حد بالا برای آنتروپی کوانتومی ارایه می شود. بدین منظور محاسبات در یک فضای هیلبرت جدایی پذیر با پایه های یکا متعامد صورت می گیرد و با استفاده از تعریف شنون از آنتروپی حد بالایی برای آنتروپی نسبی دو عملگر جابجا شونده محاسبه می گردد.
    کلیدواژگان: آنتروپی نسبی، فضای هیلبرت، نامساوی ترمودینامیکی
  • روح الله عبدالوهاب*، محمدرضا نیکنام حمید آباد صفحات 150-158

    در این مقاله، عبور با استفاده از نیروی وارد به پلیمر را با استفاده از نرم افزار دینامیک مولکولی LAMMPS به صورت 2بعدی را، شبیه سازی و به بررسی تاثیر برهم کنش پلیمر و دیواره نانوحفره بر زمان عبور می پردازیم. این بررسی را برای نیروهای ضعیف و متوسط و برای قطرهای مختلف نانوحفره انجام می دهیم. این شبیه سازی با دو حالت متفاوت تعادلی و غیر تعادلی آغاز می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که در هر دو حالت تعادلی و غیر تعادلی، زمان عبور پلیمر همواره با افزایش انرژی چسبندگی و قطر نانوحفره افزایش می یابد. به علاوه نمای زمان عبور برحسب نیرو 9531/0- به دست آمد که تطابق خوبی با نمونه های پیشین دارد.

    کلیدواژگان: پلیمر، نانوحفره، شبیه سازی دینامیک مولکولی، عبور پلیمر
|
  • ZAHRA AHANGARI * Pages 1-14
    In this paper, the electrical characteristics and resonant tunneling phenomenon in nanoscale double gate field effect Schottky transistor with InP (Indium Phosphide) as the channel material is investigated via non-equilibrium Green's function formalism. Unlike the conventional field effect transistor with doped source/drain, Schottky transistor possesses metallic source/drain regions and direct tunneling from source to channel is the main current mechanism of this device. The bandstructure of double gate device is calculated based on sp3d5s* tight binding approach employing thickness dependant two dimensional Hamiltonian. Reducing the channel thickness results in the increment of the carrier effective mass and shift of energy of subbands to higher values, in comparison with the related bulk values. In addition, by scaling down the channel thickness, gate control over the channel is enhanced that results in the improvement of the device electrical characteristics. Next, due to the increment of the effective Schottky barrier that is originated from quantum effects, a quantum well profile is created along the channel length from source to drain at low drain voltages. In this situation and for reduced values of temperature, resonant tunneling occurs in the proposed device. Different physical and structural parameters that may affect resonant tunneling are thoroughly investigated.
    Keywords: Bandstructure, Tight binding method, Non-equilibrium Green's Function, Schottky Transistor, Resonant tunneling
  • Ghasem Alahyarizadeh *, Aliakbar Hasanzadeh Pages 15-31
    Austenitic stainless steel is widely used in the manufacture of reactor pressure vessels due to its mechanical properties and excellent resistance to corrosion in the water and vapor streams. Iron, nickel, and chromium are the main constituents of austenitic alloys. In this research, the role of nickel and chromium, as well as structural parameters on the stress-strain behavior of binary iron-nickel, iron-chromium, and ternary Fe-Ni-Cr alloys at different temperatures, were investigated by using molecular dynamics with two NVT and NPT ensembles. The simulation results show that the use of NVT ensemble leads to results with an error below 10% of the experimental data. Stress-strain curves of Fe-Cr, Fe-Ni, and Fe-Ni-Cr with different amounts of Ni and Cr indicate that increasing the amount of nickel and chromium will reduce Young's modulus. These results also show that Yield stress reduces by increasing Cr, while increases by increasing Ni. The effect of the size of the simulation box, the strain ratio and temperature on stress-strain behavior, Young's modulus, and Yield stress were also studied.
    Keywords: Molecular dynamics, Fe-Ni-Cr austenitic alloys, Stress-strain curves, Young's modulus, Yield stress
  • Parvanesh Iranmanesh *, Emad AlDine Mahmoudinia, Samira Saeednia, Ali Rahmati Pages 32-45

    In this research, a hydrothermal method has been employed for synthesis of nanostructured MoS2 particles via the synthesis of MoO3. The structure of MoS2 samples was investigated by using a different precursors, such as DisodiumThiourea and Thioacetamide. Several investigation tools including FTIR, XRD, SEM, TEM, Raman and UV-Vis specteroscopy were used in order to characterize MoS2 nanostructures. XRD studies confirmed the hexagonal crystalline structure of samples. The FTIR spectra indicated the well-bonded MoS2 nanostructures. The size and the nearly uniform distribution of particles was detected by SEM and TEM. Photocatalytic activity of the MoS2 particles was checked by degration of Metylen Blue. Results showed the enhanced photocatalytic activity for the synthesized MoS2 with the molar ratio of 1:3 under UV irradiation.

    Keywords: Nanostructure, Molybdenum Disulfide, hydrothermal, Photocatalytic activity
  • Abbas Kalate Seyfari, AmirHossein Zareian, Mahdi Bahadoran * Pages 47-62

    In this paper, a combined biosensor from anti-resonant reflecting plasmonic waveguide (ARPWG) and Vernier-based microring resonator was designed. The Finite Difference Eigen solver method was used for ARPWG and two fundamental modes, including a pure mode and a bound surface plasmon polariton mode in the vicinity of the metal-dielectric interface, were obtained at the visible wavelengths by varying the refractive index of the superstrate layer. Then, the ARPWG applied in the four stage microresonator for achieving a free spectral range of 150 nm. The optical transfer function of this sensor was derived using the delay line signal approach and Mason rule. Lastly, the designed sensor was used for detection of Ecoli-O157 bacterium in drinking water. The sensitivity of 140.4 nm/RIU and 475.9 nm/RIU and the detection limit of 1.14 ×10-4 RIU and 3.36 ×10-5 RIU were realized for TMo and TM1 modes, respectively. The Advantages of the proposed sensor rather than conventional biosensors are in fast detection, high sensitivity and resolution, microscale size, low cost and the ability to integrate into the available electronics systems

    Keywords: Anti-resonant reflecting waveguide, Ecoli-O157 bacterium, biosensor, Vernier sensor, microring resonator
  • Javad Hasanzadeh *, Farzaneh Shafieinejad, Saeed Mahdavifar Pages 63-72
    In this paper, we consider the spin-1/2 Heisenberg chain with alternating exchange in presence of hexamer modulation of exchange on bonds. We studied the effect of uniform external magnetic field on the ground state phase diagram of this model using numerical Lanczos method. The ground state phase diagram consists of three gapless Luttinger Liquid(LL), two gapped plateau phases and a singlet spin phase. It is specified in the presence of additional modulation of exchange, the magnetization curve of system has two plateaus in magnetization diagram that are equal to and of the saturation value, respectively. Here, numerically we compute the entanglement entropy and the entanglement spectrum for a chain with finite number of particle. Numerical results shows that the singlet gapped phase exhibits four times degenerate and the first and second gapped plateau phases indicate two times degenerate.
    Keywords: spin-1, 2 chain, entanglement entropy, entanglement spectrum, degeneracy
  • Reza Shokoohi * Pages 73-82
    Expansion of one-dimensional collisionless plasma into vacuum is studied in absence of magnetic field. In this paper, expansions of plasmas containing initial Maxwellian and modified Lorentzian (r,q) velocity distributions and the effect of q and r parameters on expansion are investigated and then compared by use of simulation of kinetic theory equations. In this simulation code, the electrons dynamic is determined by Vlasov equation and the ions dynamic obeys fluid equations. It is shown that the plasmas containing different initial velocity distributions for the electrons will be expand with different velocities. The results show that in the cases which initial electron distribution has more energy, then the ions will have more velocity.
    Keywords: plasma expansion, Modified Lorentzian distribution function, Vlasov equation, Simulation
  • Raziyeh Nemati, Mojtaba Ashhadi, Davoud Vahedi Fakhrabad * Pages 83-92
    We investigate the electronic and mechanical properties of pristine and fully hydrogenated AlN monolayer by first principles calculations. Two different states of hydrogen adsorption on AlN monolayer are considered: (I) adsorption of hydrogen atoms on Aluminum and Nitrogen atoms at the same side of AlN sheet (AlN-2H) and (II) adsorption of hydrogen atoms on Aluminum and Nitrogen atoms at the two opposite sides of AlN sheet (H-AlN-H). The hydrogenated AlN nanosheet is semiconductor and its energy band-gap changes relative to the pristine AlN sheet, so that, the band-gap values were obtained as 3 and 4.3 eV for H-AlN-H and AlN-2H, respectively. Based on the calculated electronic properties, density functional calculations in the harmonic elastic deformation range are performed to obtain the mechanical elastic constants of pristine and fully hydrogenated AlN monolayer. Energetically, compared with the pristine AlN, hydrogenation AlN is more stable. Also, by calculating the formation energy of the structures AlN-2H and H-AlN-H, the results indicate that the structure of H-AlN-H is more stable than AlN-2H. In particular, it is found that the in-plane stiffness of hydrogenated AlN is significantly smaller than that of pristine AlN, so that, the in-plane stiffness was obtained as 82 N/m for H-AlN-H.
    Keywords: Density functional theory, Mechanical elastic constants, Pristine, fully hydrogenated AlN monolayer
  • Esfandyar Faizi *, Hamideh Eftekhari, Kosar ssadat Mosavitaha Pages 93-105

    In this paper, we consider quantum correlations (quantum discord and local quantum uncertainty) in a vertical quantum dot. Their dependencies on the magnetic field and temperature are presented in detail. It is noticeable that quantum discord and local quantum uncertainty behavior is similar to a large extent. In addition, the time evolution of quantum discord and local quantum uncertainty under dephasing and amplitude damping channels is investigated. It has been found that for some Belldiagonal states quantum discord is invariant under some decoherence in a finite time interval [Phys. Rev. Lett. 104, 200401 (2010)]. Also, our results show that quantum discord is invariant under dephasing channel for a finite time interval in a vertical quantum dot, while this phenomenon does not occur for local quantum uncertainty case

    Keywords: Quantum correlations, quantum discords, Local quantum uncertainty, Vertical quantum dot
  • Mehrzad Ghorbani *, Mehdi Solaimani Pages 106-120

    In this paper, we have studied the electronic structure of few two dimensional semiconducting nano-systems by suing three numerical methods meshless, finite element and finite difference. These methods .have been used to solve the two dimensional stationary Schrodinger equation w and the results have been compared. In order to solve the applied problems in the computational semiconducting quantum electronics, it is usually needed to solve the two dimensional stationary Schrodinger equation which have special numerical complexities. Evaluation of the energy eigenvalues is a challenging problem in this field of study. Here, by applying the methods on five applied examples we have shown that the eigenvalues converge to the exact values from lower bound in the finite difference method and converge to the exact values from upper bound in the finite element method. Therefore, in general applied problems under research, that we have not analytic eigenvalues and solutions, we are confidently able to find the upper and lower bounds of the eigenvalues. Finally, we have shown that in the mentioned examples, the meshless method has maximum accuracy among the investigated methods.

    Keywords: Two dimensional Schrodinger equations, Meshless methods, Finite element method, Finite difference method, multiquadric radial basis functions
  • Aliakbar Moradi Marjaneh *, Mahdy Ebrahimi Loushab, Farhad Mohammad Jafari Pages 121-138
    We study the kinks collisions up to five kinks and antikinks of the sinh-deformed φ^4 model numerically. In our simulations we observe reflection and bound state formation depending on the number of kinks and their initial conditions. The results show that the energy density at the point of collision is the maximum, which for odd (even) kinks appears in the form of potential energy density (kinetic energy density). The values of total energy density and elastic strain energy density of the φ^4 and sinh-deformed φ^4 models are almost the same, but the values of kinetic energy density in collisions of odd number of kinks and potential energy density in collisions of even number of kinks are different for these two models.
    Keywords: 05.45.Yv Solitons, 11.10.Lm Nonlinear or nonlocal theories, models, 45.50.Tn Collisions
  • Farzollah Mirzapour *, Reza Rasuli Pages 139-149
    In statistical mechanics, the upper limit of entropy is very important for determining the final state of the system based on the Helmholtz variational principle. Hence many attempts have been made to calculate the entropy of the system, and a thermodynamic theory based on Renyi entropy has recently been presented that can describe new states in the thermodynamic system. The exact determination of entropy can not be done in many cases, and therefore approximate methods are used. An approximate solution often involves obtaining a high limit for entropy, which determines the final state of the system. This paper presents an upper limit for quantum entropy. For this purpose, the calculations are carried out in a separable Hilbert space with orthogonal bases. Using the Shanon definition of entropy, the upper limit is calculated for the relative entropy of two commutative operators.
    Keywords: Relative entropy, Hilbert space, thermodynamic inequality
  • Rouhollah Abdolvahab *, Mohammadreza Niknam Hamidabad Pages 150-158

    Here using LAMMPS molecular dynamics (MD) software, we simulate polymer translocation in 2 dimensions. We do the simulations for weak and moderate forces and different pore diameters. Our results show that in both non-equilibrium and equilibrium initial conditions, translocation time will always increase by increasing binding energy and or increasing pore diameter. Moreover, scaling exponent of time versus force is -0.9531 in accordance to our predecessors. The comparison between equilibrium and non- equilibrium initial condition shows that the translocation time is very sensitive to the initial condition. Translocation time of the relaxed polymers for interaction energy of 8𝑘𝐵 𝑇 is smaller from the non- equilibrium case even in the small energy of 1𝑘𝐵 𝑇. Moreover, our simulation results show that the translocation velocity decrease by increasing the nanopore diameter from 3𝜎 to 5𝜎, where 𝜎 is the size of a monomer.

    Keywords: Polymer Translocation, Nanopore, Molecular Dynamic, Binding Energy