دانلود پایان نامه ارشد: بررسی اثر دما بر سطح مقطع پراکندگی ذرات نانو فلزی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فیزیک

گرایش : اتمی - مولکولی

عنوان : بررسی اثر دما بر سطح مقطع پراکندگی ذرات نانو فلزی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران مرکزی

دانشکده علوم ، گروه فیزیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

گرایش : اتمی - مولکولی

عنوان:

بررسی اثر دما بر سطح مقطع پراکندگی ذرات نانو فلزی

استاد راهنما:

دکتر محمد صبائیان

استاد مشاور:

دکتر حمید نادگران

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالب:فصل اول: کلیات طرح1-1 بیان مسئله و هدف‌های تحقیق....................................................................... 21-2- اهمیت موضوع تحقیق و انگیزش انتخاب آن................................................. 21-3  سؤالات و فرضیه‌های تحقیق........................................................................ 3a1–3 سؤالات تحقیق.......................................................................................... 3b1–3 فرضیه‌های تحقیق...................................................................................... 31–4- تعاریف عملیاتی متغیرها و واژه‌های کلیدی................................................... 41-5- مدل تحقیق................................................................................................ 41-6- روش تحقیق ............................................................................................. 41-7- قلمرو تحقیق.............................................................................................. 4فصل دوم: مطالعات نظریمقدمه.................................................................................................................. 62-1- روش‌های تولید نانو مواد............................................................................. 62-1-1- روش بالا به پایین................................................................................... 62-1-2- روش پایین به بالا................................................................................... 72-2- روش‌های تولید نانو طلا و نقره.................................................................... 72-2-1- سنتز فاز بخار......................................................................................... 72-2-2- الکتروشیمیایی........................................................................................ 72-2-3- سنتز فوتولیز .......................................................................................... 82-2-4- کاهش شیمیایی....................................................................................... 82-3- خواص نانوذرات........................................................................................ 92-4- کاربرد نانوذرات......................................................................................... 102-4-1- نانو ذرات غیرفلزی................................................................................. 102-4-2-  نانوذرات فلزی...................................................................................... 102-4-2-1- نانو طلا و کاربردهای آن..................................................................... 102-4-2-2- نانو نقره و کاربردهای آن..................................................................... 112-5- فرمول بندی کلاسیکی................................................................................. 112-6- تابع دی‌الکتریک گاز الکترون‌های آزاد.......................................................... 172-7- انتشار گاز الکترون آزاد و پلاسمون حجمی................................................... 222-8- فلزات و گذارهای میان باندی...................................................................... 242-9- پلاریتون‌های پلاسمون سطحی در فصل مشترک فلز و عایق........................... 252-10- معادله‌ی موج............................................................................................ 262-11- پلاریتون‌های پلاسمون سطحی در یک سطح مشترک منفرد:.......................... 292-12- پراکندگی به وسیله دوقطبی‌های القا شده‌ی پراکنده‌گرهای کوچک.................. 332-13- پراکندگی از طریق یک کره‌ی دی‌الکتریک کوچک....................................... 342-14- پراکندگی از طریق کره‌ی کاملاً رسانای کوچک............................................ 362-15- تئوری پراکندگی مای................................................................................ 382-16- پیشینه تحقیق............................................................................................ 38فصل سوم: روش تحقیق3-1- روش تحقیق.............................................................................................. 433-2- ابزار جمع آوری اطلاعات........................................................................... 48فصل چهارم: تجزیه و تحلیل یافته های تحقیق4-1 تغییرات سطح مقطع پراکندگی بر حسب طول موج در شعاع های مختلف......... 514-2 تغییرات بیشینه مقطع پراکندگی در اندازه های مختلف ذره نقره......................... 604-3 تغییرات بیشینه سطح مقطع پراکندگی بر حسب دما در شعاع­های مختلف.......... 62فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات5-1- نتیجه گیری ............................................................................................... 665-2- پیشنهادات................................................................................................. 67منابع................................................................................................................. 68چکیده:ضریب شکست فلزات نجیبی نظیر نقره و طلا‌، تابع حساستری‌-‌‌ نسبت به دی‌الکتریک‌ها-‌ از دماست. در این کار، اثر تغییرات دما بر سطح مقطع پراکندگی نانو ذرات نقره، بررسی شد. نانو ذرات فلزی نقره‌ای کروی شکل با قطرهای30،35،40،45،50،55 و60 نانومتر تحت تابش نور با قطبش TM در بازه طول‌موجی 300nm تا 400nm قرار گرفتند و سپس سطح مقطع پراکندگی آنها محاسبه شد. برای بررسی اثر تغییر دما بر سطح مقطع پراکندگی، دمای نانو ذرات در بازه‌‌های 30 K از 300K تا 510K تغییر داده شد. نتایج محاسبات که با استفاده از روش عددی عناصر محدود در دو بعد به دست آمده‌ اند، نشان می‌دهند که اولاً قلّه سطح مقطع پراکندگی از شعاع  30nmتا 45nm با افزایش دما افزایش می‌یابد. این در شرایطی است که قله‌های نمودارها در دماهای مختلف، به هم نزدیک می‌شوند. سپس از شعاع 50nm تا 60nm با افزایش دما، قله‌ی سطح مقطع پراکندگی، کاهش می‌یابد. پهنای نمودارها نیز بر حسب طول‌موج، با افزایش شعاع نانو ذره از 30nm تا 45nm افزایش یافته و سپس با ادامه روند افزایش در شعاع، کاهش می‌یابند. نتیجه‌ی نهایی این تحقیق اینست که قله‌ی سطح مقطع پراکندگی از شعاع تقریبا 35nm تا 55nm، از حساسیت کمتری نسبت به دما برخوردار است. تغییرات با دما پایین‌تر از شعاع 35nm و بالاتر از 55nm بسیار شدیدتر است. فصل اول: کلیات طرح1-1- بیان مسئله و هدف های تحقیقنانو تکنولوژی، دست‌یابی به فناوری کاربرد ذراتی با ابعاد نانومتر است که به نانوذرات موسومند. دلیل انتخاب این مقیاس برای کار بر روی مواد، خواص خارق‌العاده‌ای است که در ذراتی با این اندازه ظاهر می‌شوند و امروزه به شدت مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. نگاه به فرآیندهای شیمیایی و بیولوژیکی از دید نانومتری، یعنی در ابعاد اتمی اطلاعاتی به دست می‌دهد که راحت‌تر می‌توان مسیر تشکیل آن را مشخص و خواسته‌ها و نظرات شخصی را در آن اعمال نمود]1[. آن چه که امروز تحت عنوان نانوتکنولوژی مطرح است آشنا شدن و کنترل کردن بسیاری از پدیده‌ها در ابعاد اتمی و آنگسترومی است. پیشرفت‌ های اخیر در ساخت تیوپ کربن، موتورهای بیومولکولی، حسگرهای با ابعاد باکتری، فیلترهای میکرونی و دیگر موارد، موجبات تغییر و تحول در علوم مختلف از جمله کامپیوتر، فیزیک، الکترونیک، هوا فضا، شیمی و محیط زیست و دیگر علوم را فراهم کرده است]2[. از این میان، نانوذرات فلزی طلا و نقره به دلیل خواص منحصر به فردشان مورد توجه هستند. یکی از جالب‌ترین جنبه‌های نانوذرات فلزی این است که خواص نوری آن‌ها به شدت به اندازه و شکل ذره وابسته است. نور منعکس شده از طلای توده‌ای زردرنگ است، اما فیلم‌های نازک طلا، نور آبی از خود عبور می‌دهند. با کاهش اندازه این فیلم تا حدود 3nm، این رنگ تدریجاً به ارغوانی، قرمز و سرانجام نارنجی تبدیل می‌شود. این اثرات، نتیجه‌ی تغییراتی موسوم به تشدید پلاسمون سطحی – فرکانسی که در آن الکترون‌های نوار رسانش در پاسخ به میدان الکتریکی متناوب یک پرتو الکترومغناطیس برخوردی نوسان می‌کنند- است. با این حال تنها فلزات دارای الکترون‌های آزاد (الزاماً طلا، نقره، مس و فلزات قلیایی) در طیف مرئی دارای تشدید پلاسمون هستند و به همین علت چنین تغییر رنگ‌ شدیدی را از خود نشان می‌دهند]3[ و]4[.2-1- اهمیت موضوع تحقیق و انگیزش انتخاب آنامواج پلاسمون سطحی که در فصل‌های بعدی مورد بحث قرار خواهند گرفت، یکی از مباحث نو و جدید در حیطه نانواپتیک هستند. از سال 1990 تعداد سالانه مقالات در مورد پلاسمون‌های سطحی هر 5 سال، دو برابر شده است]5[، این رشد سریع با پیشرفت و تجاری کردن کدهای محاسباتی نیرومند، تکنیک‌های ساخت نانو و تکنیک‌های تحلیل فیزیکی، امکان بیش‌تری به مهندسین و محققین با ارائه ابزار لازم برای طراحی ساخت و تحلیل خواص اپتیکی نانو ساختارهای فلزی، فراهم می‌کند]5[.این گرایش جدید استفاده‌های قابل توجهی در بحث حس‌گرها، آنتن‌ها، گیرنده‌ها و ادوات نوری در مقیاس نانو دارد]6[. بررسی اثرات تغییر دما بر سطح مقطع پراکندگی ذرات نانو، می تواند در جهت توسعه مفاهیم نظری، جهت کاربردهای آتی موثر باشد. تا جایی که به اطلاعات ما بر می گردد این بررسی برای اولین بار انجام می شود. موضوع پراکندگی نور از ذرات نانو فلزی تحت اثرات دمایی، گسترش موضوع و فرمول‌بندی نظری و تلاش در جهت شناخت این پدیده از انگیزه‌های انتخاب این موضوع می‌باشد.3-1- سوالات و فرضیه های تحقیقa13 سؤالات تحقیق:- چرا از ذرات فلزی در مقیاس نانو در این تحقیق استفاده می‌شود؟- چرا نانو ذرات نقره در این روش کاربرد بیش‌تری دارند؟- تغییرات دما چه تأثیری می‌تواند در سطح مقطع پراکندگی این ذرات ایجاد کند؟- آیا تغییرات مشاهده شده، قابل توجه هستند؟- آیا اندازه نانو ذرات فلزی در میزان پراکندگی تأثیر دارد؟- پدیده پلاسمون و پلاسمون سطحی چیست و تحت چه شرایطی رخ می‌دهد؟b13  فرضیه‌های تحقیق:فرضیه‌های این پژوهش شامل موارد زیر است:- قطر ذرات به اندازه ای است که مدل های کلاسیکی می توانند پدیده پراکندگی نور را بخوبی توصیف کنند.- معادلات موج ماکسول بدرستی می توانند جهت بررسی سطح مقطع پراکندگی نانو ذرات فلزی مورد استفاده قرار گیرند.- روش عناصر محدود روشی مناسب جهت بررسی این پدیده بصورت عددی است.4-1- تعاریف عملیاتی متغیرها و واژه‌های کلیدینانوذرات فلزی: طبق تعریف عمومی نانوذرات، ذراتی با ابعاد 1 تا 100 نانومتر هستند.پلاسمون: در فیزیک، به نوسانات پلاسمایی تشکیل شده در سطح فلز، پلاسمون گویند. یا، عملکرد الکترون‌های آزاد بر روی سطح فلزات، پدیده‌ای است که پلاسمون نامیده می‌شود]6[.امواج پلاسمون سطحی: فصل مشترک میان ماده‌ای با ثابت دی‌الکتریک مثبت و ماده‌ای با ثابت دی‌الکتریک منفی مثل فلزات می‌تواند باعث انتشار امواج الکترومغناطیسی ویژه‌ای شود که امواج پلاسمون سطحی خوانده می‌شوند و در محدوده‌ی نزدیک سطح باقی می‌مانند]6[.5-1- مدل تحقیق بر اساس حل معادله موج ماکسول در یک منطقه که شامل ذره فلزی در زمینه خلاء است، می‌باشد.6-1- روش تحقیقروش تحقیق به صورت نظری و با استفاده از روش‌ عددی، عناصر محدود و با استفاده از نرم افزار Comsol Multi Physics صورت گرفته است.7-1- قلمرو تحقیقتحقیق با توجه به آخرین یافته‌ها در ادبیات مربوطه، از طریق مطالعات کتابخانه‌ای، بررسی پایان‌نامه‌های مرتبط و مقالات ژورنال های تخصصی در این زمینه ها و جستجو در اینترنت صورت می گیرد.تعداد صفحه : 83قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید