پژوهش های نوین فیزیک

چکیده چالش رو به رشد رسوب غشایی در فرآیندهای تصفیه آب، به ویژه در کارخانه های نمک زدایی، نیازمند رویکردهای نوآورانه برای افزایش عملکرد غشا است. این مطالعه یک استراتژی جدید اصلاح سطح را برای غشاهای متفاوت (PES, PVDF, PP) با استفاده از نانوساختارهای کربن شبه الماس از طریق رسوب دهی بخار شیمیایی افزایش‌یافته با پلاسما ارائه می‌کند. اهداف اولیه بهبود آبدوستی غشا، افزایش خواص ضدرسوب و افزایش راندمان دفع نمک با حفظ یکپارچگی ساختاری بود. یک بررسی سیستماتیک برای مقایسه اصلاحات پوشش نانوساختارهای کربن شبه الماس تحت شرایط بهینه پلاسما (قدرت 40 وات، فشار 70 میلی‌تور، تابشدهی 30 دقیقه‌ای) انجام شد. مشخصه‌های سطحی هر سه غشای مورد مطالعه، ترکیب موفقیت‌آمیز نانوساختارهای کربن شبه الماس را نشان داد، که توسط طیف‌سنجی FTIR تأیید شد و تجزیه و تحلیل رامان که پوشش کربنی یکنواخت را بدون تشکیل ساختار کریستالی نشان می‌دهد. غشاهای اصلاح شده بهبود قابل توجهی در خواص سطحی نشان دادند، که نشان دهنده افزایش آبدوستی است. تجزیه و تحلیل AFM صاف شدن سطح قابل توجهی را نشان داد، که به بهبود خواص ضد رسوب کمک می کند. ارزیابی عملکرد پیشرفت‌های استثنایی را در پارامترهای کلیدی غشاهای PES, PVDF نشان داد: شار آب خالص افزایش یافت، در حالی که دفع نمک تا 99٪ بهبود یافت. غشاهای اصلاح‌شده به نرخ بازیابی شار بالایی در مقایسه با غشای اصلاح ‌نشده دست یافت که نشان‌دهنده خواص ضد رسوب برتر است. تست های پایداری در محلول های نمک اشباع، خواص تمیز کنندگی آسان و حفظ آبدوستی را پس از چندین دوره شستشو نشان داد که نشان دهنده دوام عالی است. این کار یک رویکرد اقتصادی مقرون به صرفه را برای توسعه غشاهای ضد رسوب با کارایی بالا با کاربردهای بالقوه در کارخانه‌های نمک‌زدایی و تأسیسات تصفیه فاضلاب معرفی می‌کند. یافته‌ها بینش‌های ارزشمندی را در مورد رابطه بین اصلاح سطح، ویژگی‌های ساختاری و عملکرد غشاء ارائه می‌دهند و به پیشرفت فناوری‌های تصفیه آب پایدار کمک می‌کنند.

چکیده سرطان یکی از چالش‌های بزرگ بشری است که نیاز به روش‌های درمانی دقیق و مؤثر دارد. در این راستا، تکنیک‌های نوین مانند استریوتاکتیک رادیوسرجری و دستگاه‌های پیشرفته مانند گامانایف برای درمان تومورهای مغزی به کار می‌روند. الگوریتم کانوولوشن به دلیل توانایی در تشخیص ناهمگنی بافت و شبیه‌سازی مونت‌کارلو به عنوان دقیق‌ترین روش محاسبه دز، مورد توجه قرار دارند. در این مطالعه، دستگاه گامانایف با استفاده از کد مونت‌کارلو شبیه‌سازی شد و توزیع دز بر روی یک فانتوم ناهمگن محاسبه گردید. سپس، این فانتوم تحت تصویربرداری سی‌تی قرار گرفت و در سیستم گامانایف تحلیل شد. نتایج نشان داد که در میانه پروفایل دز، اختلاف توزیع دز کم است، اما در حاشیه‌ها افزایش می‌یابد. این مطالعه به بهبود دقت درمانی و کاهش عوارض جانبی کمک می‌کند.

چکیده یکی از روش‌های مؤثر برای شناسایی ستاره‌های نوترونی با جرم بالا، بررسی سامانه‌های دوتایی حاوی تپ‌اخترهای میلی‌ثانیه‌ای است. در این سامانه‌ها، ستاره‌ی همدم تحت تأثیر تابش شدید تپ‌اختر قرار می‌گیرد که این تابش، باعث تغییر در درخشندگی ظاهری همدم شده و امکان برآورد جرم ستاره‌ی نوترونی را فراهم می‌سازد. این تابش همچنین موجب جابه‌جایی
مرکز نوری ستاره نسبت به مرکز جرم آن می‌شود که به نوبه خود باعث افزایش عدم‌قطعیت در تعیین دقیق پارامترهای مداری و جرم ستاره‌ی نوترونی می‌گردد. در این مطالعه، با استفاده از مدل‌سازی Eclipsing Light Curve که به اختصار آن را ELC می‌نامیم و داده‌های آرشیوی نورسنجی و طیف‌سنجی، به بررسی سامانه‌ی ۲۲۱۵+۵۱۳۵ PSR Jپرداختیم و جرم
ستاره‌ی نوترونی آن را از طریق مدل‌سازی کامل تابش سامانه محاسبه کردیم. این سامانه در فاصله حدودی 3 کیلو پارسک از زمین قرار دارد و تپ اختر آن دارای دوره چرخش ۲/۶۱ میلی ثانیه و مدار آن دارای دوره تناوب ۴/۱۴ ساعت است. برای این منظور، با در نظر گرفتن مدلی فیزیکی از ستاره‌ی همدم در شرایط تابش‌یافته، منحنی‌های نور در سه باند مختلف و
همچنین منحنی‌های سرعت شعاعی مربوط به دو گروه طیفی متفاوت را به‌طور هم‌زمان برازش دادیم. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که سرعت مرکز جرم ستاره‌ی همدم برابر با ۲/۶ - ۴/۶ + K ۱ = ۴۱۴/۶ کیلومتر بر ثانیه و زاویه‌ی میل مدار برابر با i = ۶۴/۱ درجه است. همچنین، جرم ستاره‌ی نوترونی M۲ = ۲/۲۸+۰/۱۱−۰/۱۲ جرم خورشیدی و جرم ستاره‌ی همدم M۱ = ۰/۳۲±۰/۱۰ جرم خورشیدی برآورد شد. در بخشی از این پژوهش، اثر حضور لکه‌های داغ روی سطح ستاره‌ی همدم بررسی شد و نتایج به‌دست‌آمده با حالتی که لکه‌ها لحاظ نشده بودند، مقایسه گردید. برای پرهیز از انحصار در تحلیل داده‌های مربوط به سامانه‌های دوتایی با جرم فشرده، بهره‌گیری از مدل‌های عمومی و در دسترس، ضروری است؛ زیرا این امکان را فراهم می‌سازد تا نتایج به‌صورت مستقل توسط گروه‌های مختلف پژوهشی بازتولید و اعتبارسنجی شوند. اهمیت این مطالعه در آن است که برخلاف بسیاری از ابزارهای اختصاصی، مدل ELC به‌صورت عمومی در اختیار جامعه علمی قرار دارد. دستیابی به نتایجی با بیش از ۹۹ درصد انطباق با مدل‌های اختصاصی، جایگاه این مدل را به‌عنوان ابزاری معتبر و قابل اعتماد در مطالعات آینده—از جمله پروژه‌های مرتبط با رصدخانه ملی ایران—تثبیت می‌کند. افزون بر این، شناسایی ستاره‌ای نوترونی با جرمی به این بزرگی، می‌تواند محدودیت‌های مهمی بر معادلات حالت ماده در چگالی‌های بالا تحمیل کرده و به بازنگری در برخی مدل‌های نظری موجود منجر شود.

چکیده گرافن یک نیمه هادی بدون گاف انرژی است که برای استفاده از ان در کاربردهایی نظیر نانو الکترونیکی ایجاد یک شکاف محدود در نوار انرژی و در نقاط دیراک لازم است. در اینجا با استفاده از مدل تنگ بست قوی تایر کرنش را در دو جهت زیگزاگ و دسته صندلی به بررسی انتقال انتقال شبه الکتونهای جرم دار و بدون جرم از سد پتانسیل یگانه و دوگانه در گرافن پرداخته ایم. مشخص شد وقتی الکترون در فرود عمودی و غیر عمودی باشداحتمال انتقال تابع نوسانی از پاررامترهای تونل زنی مثل انرژی یا ارتفاع سد استو در نقاط تشدید احتمال عبور یک است.

چکیده در رژیم نسبیتی و برای زمانی‌ که لاگرانژی در دسترس است، روشی برای استخراج نسخه نسبیتی هامیلتونی پیشنهاد می‌دهیم و نشان می‌دهیم که یک تبدیل کوچک در تعریف لاگرانژی برای رسیدن به این هدف کافی خواهد بود. توانایی هامیلتونی به دست آمده در توصیف نظریه میدان‌ها را بررسی نموده و با استناد به تکانه‌های کانونیک و مکانیکی، نظریه‌های مورد نظر را بازتولید خواهیم کرد. از هامیلتونی نسبیتی به دست آمده در دو رهیافت متفاوت نظریه میدان‌های بوزونی و فرمیونی را می‌سازیم و هم‌ریشه بودن آن‌ها را روشن می‌کنیم. مکانیزم تبدیل لژاندرِ روی لاگرانژی از فضای پیکربندی به فضای فاز و بالعکس را به دست آورده و ضرب پوآسون را تعمیم می‌دهیم. بعد از استخراج هامیلتونی و معادلات حرکت منسوب به هامیلتون نسبیتی، فضای فاز را گسترش داده و نشان می‌دهیم که ایجاد فضای فاز دوگان به همراه باز تعریف مشتق‌گیرها روی فضای فاز دوگان و فضای فاز اصلی و ایجاد تغییر در ساختار ضرب پوآسون لازم خواهد بود تا به ضرب پوآسون نسبیتی نزدیک شویم. مشخص می‌شود که وجود فضای فازِ کامل ناوردای لورنتسی، مستلزم اصلاح نظریه کلاسیک و رسیدن به هامیلتونی نسبیتی نیز موثر است.

چکیده با استفاده از محاسبات شبیه سازی کوانتومی، خواص الکترونی و اپتیکی نانوساختارهای تک لایه ترکیبات مس؛ نقره و طلا بررسی شده است. نتایج تحقیقات اخیر نشان داد که این ترکیبات در فاز شش گوشی مرکز پر پایدار بوده و دارای یک ساختار کاملاً مسطح می باشند. این ترکیبات دارای خاصیت فلزی بوده به‌طوری­که اوربیتال های s و d دارای حالت های فلزی در سطح فرمی می­باشند. نتایج محاسبات اپتیکی برای ترکیبات نشان می دهد که گذراهای درون نواری در این ترکیبات دارای سهم عمده­ای تا انرژی­های حدود 3 الکترون ولت می­باشند. فرکانس پلاسمونی ترکیبات در حدود انرژی 4 الکترون ولت است. همچنین محاسبات ظرفیت کوانتومی ترکیبات بیان کننده قابلیت توانایی بالای این ترکیبات در ذخیره سازی انرژی را نشان می دهد به­طوری­که در محدوده ولتاژی سیستم های آبی، چگالی بار ذخیره شده برای ترکیب تک لایه مس در حدود 30 میکروکولن بر سانتی متر مربع به دست آمد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد تک لایه های مس، طلا و نقره دارای پتانسیل بالایی برای استفاده در حسگرهای تشدید پلاسمونی و همچنین به عنوان بستری مناسب برای ذخیره سازی انرژی قرار گیرند.

چکیده زیست‌حسگرهای فیبرنوری به دلیل حساسیت بسیار بالا و قابلیت شناسایی تغییرات کوچک در نمونه‌های زیستی، ابزاری موثر برای تشخیص زودهنگام بیماری‌ها محسوب می‌شوند. حسگرهای غیرنشاندار مبتنی بر اندازه‌گیری تغییرات ضریب شکست، با ادغام فناوری پلاسمون سطحی جایگزیده عملکرد بسیار بهتری از نظر حساسیت و انتخاب‌پذیری به دست می‌آورند. در این مقاله حسگر فیبرنوری LSPR دوگانه مبتنی بر ساختار نوک مقعر با استفاده نانو ذرات ترکیبی از نانو ذرات طلا و نانو ذرات هسته@پوسته طلا@نقره برای اندازه‌گیری ضریب‌شکست و دما توسعه داده شده است. حساسیت ضریب شکستی حسگر مبتنی بر نانو ذرات طلا و هسته/پوسته در بازه ضریب شکستی 1.3332-1.3604 RIU به ترتیب برابر با1845.71 nm/RIU و 1984.58 nm/RIU بدست آمده است. در ساختار LSPR دوگانه مبتنی با نانو ذرات ترکیبی حساسیت ضریب شکستی برای هریک از طول موج های تشدیدی پلاسمون سطحی جایگزیده 1567.67 nm/RIU و 1787.73 nm/RIU بدست آمده است. کاهش حساس ضریب‌شکستی نسبت به ساختار یگانه نانو ذرات بدلیل کاهش چگالی سطحی هر یک از نانو ذرات است که قابل چشمپوشی می‌باشد. یکی از چالش‌های مهم در عملکرد دقیق حسگرهای فیبرنوری، تأثیر تغییرات دمایی بر نتایج اندازه‌گیری است. حساسیت‌ دمایی LSPR دوگانه در بازه دمایی 20-50℃ ، برای نانو ذرات طلا و هسته/پوسته بترتیب SAu=-1.2 nm℃ و SCS=-1.32 nm℃ بدست آمده است. برای کاهش حساسیت متقابل، از یک ماتریس حساسیت استفاده شده است که امکان اندازه‌گیری همزمان دقیق ضریب شکست و دما را فراهم می‌کند. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد حسگر توسعه یافته بعنوان آزمایشگاه بر روی نوک فیبرنوری کاندیدای بسیار مناسبی برای پایش های دوگانه کاربردهای زیست حسگرهای فیبرنوری غیرنشاندار است.

چکیده روش­های مختلفی برای حل معادلات میدان انشتین در برهم کنش گرانشی بین ذرات وجود دارد، که یکی از این روش­ها تقریب میدان ضعیف می­باشد. در تقریب میدان ضعیف، میدان­های گرانشی همانند میدان­های الکتریکی و مغناطیسی در معادلاتی شبیه به معادلات ماکسول صدق می­­کنند و به معادلات شبه ماکسولی در گرانش مشهور هستند. در الکترومغناطوگرانش به کمک پتانسیل­های برداری و نرده­ای می­توان مسیر حرکت ذره آزمون را در این میدان­ها تعیین کرد. در این مقاله از روش تقریب میدان ضعیف، برای اسخراج معادلات حاکم بر حرکت ذره آزمون در میدان الکترو­­مغناطو­گرانشی ناشی از سیستم­های گرانشی کره و نوار چرخان استفاده گردید. همچنین به کمک روش­های محاسبات عددی و با استفاده از نرم افزارهای مربوطه، مسیر حرکت ذره آزمون در چنین میدان­هایی در حالت­های مختلف ترسیم و با هم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که مسیر حرکت ذره آزمون از ساکن بودن یا چرخیدن کره و نوار با هم یا جداگانه تاثیر می­پذیرد. همچنین اندازه­ی سرعت زاویه­ای مربوط به چرخش کره و نوار به شدت روی مسیر حرکت ذره آزمون تاثیر گذار است. از طرفی دیگر، با بررسی نسبت سرعت زاویه­ای نوار به کره، الگوهای متفاوتی از مسیر حرکت ذره آزمون مشاهده شد.