تبلیغات
فیزیک دانشگاه شیراز - مطالب هفته دوم آذر 1394
منوی اصلی
فیزیک دانشگاه شیراز
وَمَا خَلَقْنَا السَّمَاءَ وَالْأَرْضَ وَمَا بَیْنَهُمَا بَاطِلًا
  • اسماعیل مخلصی پنجشنبه 12 آذر 1394 04:20 ب.ظ نظرات ()
    برای دانلود جزوه روی لینک زیر کلیک کنید 

                                                                        دانلود
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 12 آذر 1394 04:23 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • اسماعیل مخلصی پنجشنبه 12 آذر 1394 03:58 ب.ظ نظرات ()
    برای دانلود جزوه  روی لینک زیر کلیک کنید 
                                                                دانلود
    آخرین ویرایش: پنجشنبه 12 آذر 1394 04:01 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • اسماعیل مخلصی چهارشنبه 11 آذر 1394 03:21 ب.ظ نظرات ()
    در سال ۱۹۸۲ برای اولین بار در آزمایشگاه لینکولن محققان توانستند لیزری کوک پذیر (قابلیت تنظیم فرکانس درلیزر) بر مبنای عملکردTi:Al2O3 تیتانیوم دوپ شده (رسوب داده شده) در بلور سفایر تولید نمایند. تحول عظیم در لیزر تیتانیوم سفایر بعد ازگسترش روش‌های رشد بلور در دهه ۱۹۸۰ میلادی رخ داد. کریستال‌های تیتانیوم سفایر استفاده‌های فراوانی برای تولید سامانه‌های لیزری فوق سریع دارند. این کریستال‌ها توانایی ساخت پالس‌های فوق کوتاه فمتو ثانیه را دارا می‌باشند و بازهٔ طول موجی گسترده در حدود ۸۰۰ نانومتر دارند.
    طیف جذب و نشر لیزر تیتانیوم سفایر :
    کریستال تیتانیوم سفایر دارای باند جذبی پهن در ناحیه سبز-آبی (ناحیه مرئی) با پیک در حدود 500nm می‌باشد. پهنای باند نشری(FWHM)آن 180 nmو پیک نشر در780nm می‌باشد. تیتانیوم سفایر دارای بیشترین رنج کوک پذیری بین تمامی لیزرهای موجود در جهان است. رنج کوک پذیری این لیزر از بازهٔ ۶۶۰ نانومتر تا ۱۱۸۰ نانومتر می‌باشد. همانطور که در نمودار زیر مشاهده می‌کنید نکته مهم در مورد لیزر تیتانیوم سفایر این است که ناحیهٔ همپوشانی جذب و نشر این لیزر خیلی کوچک است. چون این لیزر طول موج‌هایی را که در ناحیه مرئی جذب می‌کند در ناحیه مادون قرمز نشر می‌دهد و در واقع طول موج‌هایی را که خودش منتشر می‌کند جذب نمی‌نماید و این موضوع باعث افزایش بهرهٔ لیزر می‌شود. طیف جذبی نشان داده شده در شکل بالاجذب ضعیفی در ناحیه تابش دارد کهجذب باقی‌مانده (Residual absorption) نامیده می‌شود. این ناحیه جذبی اگرچه کوچک است اما تاثیر زیادی در زمان رسیدن لیزر بهشدت آستانه (Ithreshold)و راندمان لیزرهای پیوسته دارد. حذف جذب پس مانده در کریستال‌های تیتانیوم سفایر یکی از بزرگترین مشکلات تولید کنندگان کریستال می‌باشد. علت اصلی جذب پسمانده تبدیل یون‌های Ti3+ به Ti4+ در طی مراحل حرارت دادن رشد بلور می‌باشد. در یک آزمایش نشان داده شد که اگر شرایطی به وجود بیاوریم که در رشد بلور یون‌های Ti4+ بیشتری تولید شود مقدار جذب پسمانده بیشتری ایجاد می‌شود. در یک آزمایش مشخص شد در حالتی که مقدار Ti3+ در بلور ۵۰درصد و مقدار Ti4+ نیز ۵۰درصدباشد مقدار جذب پسمانده ماکزیمم است.
    نحوه پمپاژ
    باند جذبی گسترده تیتانیوم سفایر پمپاژ لیزر را با روش‌های مختلف امکان‌پذیر می‌سازد. دمش این لیزر ابتدا توسط لامپ فلش صورت می‌گرفت، ولی این تکنیک به علت عمر کوتاه در ترازهای بالای لیزری (تقریباً sμ۳٫۸) روش مناسبی نبود. همچنین امکان دستیابی به پالسهای تیزتر در این روش وجود نداشت. از آنجایی که پیک جذب لیزر در ناحیه طیفی سبز تا قرمز می‌باشد، لیزر یون آرگون که دارای خطوط طیفی قوی در ناحیه ۴۸۸ و ۵۱۵ نانومتر می‌باشد لیزر بسیار خوبی برای عملکرد لیزر در ناحیه پیوسته است. از هارمونیک دوم لیزر Nd:YAG با طول موج ۵۳۲ نانومتر (سبز) و لیزر بخار مس با طول موج ۵۱۰ (قرمز) و ۵۷۸ (زرد) نانومتر نیز می‌توان برای پمپاژ لیزر تیتانیوم سفایر در حالت پالسی استفاده کرد. خروجی این لیزر در حالت پیوسته ۵۰ وات و در حالت پالسی، خروجی آن تا پتا وات (۱۰۱۵ وات) هم قابل دستیابی است؛ که این پالسها با دوره تناوب چند فمتو ثانیه تکرار می‌شود.

    آخرین ویرایش: چهارشنبه 11 آذر 1394 03:26 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • اسماعیل مخلصی یکشنبه 8 آذر 1394 09:32 ب.ظ نظرات ()

    فرئوالکتریسته می‌تواند در ورقه‌ای از ماده حتی به ضخامت تنها چند نانومتر وجود داشته باشد. این یافته‌ی جدید و غیرمنتظره که به صورت مشترک توسط محققان آمریکایی و کره‌شمالی کشف شده می‌تواند به توسعه مواد جدیدی از ابزارهای الکترونیکی در مقیاس نانو کمک کند.

    برخی از اعضای تیمی که موفق شدند فرئوالکتریسته را در مقیاس نانو کشف کنند.

     مواد فرئوالکتریک شباهت زیادی به مواد فرئومغناطیس دارند، با این تفاوت که فرئوالکتریک‌ها به جای ممان مغناطیسیِ دائمیِ دوقطبی، دارای ممان دوقطبی الکتریکی دائمی هستند. با توجه به اینکه ممان الکتریکی دو قطبی در مواد فرئوالکتریک به راحتی تحت تاثیر میدان الکتریکی خارجی قرار می‌گیرد، و تولید میدان الکتریکی نیز به مراتب ساده‌تر از تولید میدان مغناطیسی است، محدوده بسیار وسیعی از کاربرد را می‌توان برای مواد فرئوالکتریک در نظر گرفت. یکی از این کاربردهای ممکن، استفاده در تراشه‌های حافظه است که داده‌ها را بر اساس لایه‌های نازک فرئوالکتریکیِ قطبیده ذخیره می‌کند. البته باید در نظر داشت که هر چه این مواد نازک‌تر شوند، خاصیت فرئوالکتریسته در آن‌ها نمود بیشتری پیدا می‌کند و از این رو استفاده از آن‌ها را در ابزارهای الکترونیکی مدرن دچار مشکل می‌کند.

     گروهی از محققان به سرپرستی چنگ بیوم یوم (Chang Beom Eom) از دانشگاه ویسکانزین-مدیسون دریافتند که یک لایه نازک از ماده‌ای که به طور طبیعی از نظر الکتریکی قطبیده نیست می‌تواند با بهره‌گرفتن از وجود نانونواحی بسیار ریز قطبی در ماده قطبیده شود. یوم می‌گوید: «این اتفاق زمانی روی می‌دهد که لایه‌ی موردنظر به قدری نازک باشد که حجم کلی آن توسط این نانو نواحی اشغال شود». یوم در ادامه توضیح می‌دهد: «زمانی که این‌ نواحی از نظر الکتریکی در یک جهت قرار بگیرند، در نهایت به به یک قطبش خالص منتهی خواهند شد که در نتیجه آن، ماده فرئوالکتریک می‌شود».

    اثر فِلکسوالکتریک

    کشف جدید این تیم در حقیقت از کار پیشین‌ آن‌ها سرچشمه می‌گیرد، که در آن دریافتند نانونواحی به طور طبیعی در لایه‌ها و کریستال‌های استرانسیوم-تیتانات که نه قطبی هستند و نه فرئوالکتریک ایجاد خواهند شد. الکسی گروورمن (Alexei Gruverman) یکی از اعضای این تیم از دانشگاه نباراسکا می‌گوید: «ما دریافتیم که می‌توان قطبش را در این ماده بدون اعمال هیچ‌گونه ولتاژی و صرفا با اعمال فشار بر لایه با استفاده از راس میکروسکوپ نیروی اتمی ایجاد کرد». او می‌افزاید:«وجود چنین کلیدهای بدون ولتاژی برای تولید فرئوالکتریک به خاطر اثر فلکسوالکتریک ممکن و شدنی هستند که در آن یک گرادیان فشاری-مکانیکی، قطبش الکتریکی القا می‌کند».

    این محققان بر آن هستند تا ببینند آیا چنین اتفاقی در لایه‌های بسیار نازک‌تر از مواد غیرقطبی نیز روی می‌دهد یا خیر. یوم و گروورمن در این باره می‌گویند: «ما دریافتیم که اثر فلکسوالکتریک را تنها زمانی می‌توان در این مواد القا کرد که لایه‌ها بسیار نازک باشند». آن‌ها می‌افزایند: «دیدن این واقعیت که این لایه‌های نازک تقریبا مانند موادفرئوالکتریک رفتار می‌کنند بسیار ما را شگفت‌زده کرد. در واقع این مواد نه تنها با اعمال فشار مکانیکی می‌توانند دچار قطبش شوند بلکه با اعمال ولتاژ نیز قطبیده خواهند شد و البته این قطبش پایدار خواهد بود. کشف خارق‌العاده در این پدیده این موضوع است که هر چه قدر لایه نازک‌تر باشد، قطبش پایدارتر خواهد بود، و فرئوالکتریک‌ها تمایل دارند خلاف این رفتار کنند».

    این محققان می‌گویند پس از کشف این پدیده، بلافاصله مشاهده خود را با کار قبلی خود بر روی نانونواحی قطبی ارتباط داده و اکنون می‌توانند به روشنی توضیح دهند که چگونه لایه‌های فوق‌نازکِ بدون-کشش، متفاوت از رفتار غیرفرئوالکتریکی استرانتیوم تیتانات، به فرئوالکتریک تبدیل می‌شوند. یوم می‌گوید: «همان‌طور که اشاره شد، زمانی که ضخامت لایه به اندازه یک نانونواحی قطبی منفرد کم ‌شود (که چند نانو متر امتداد دارد)، کل حجم لایه توسط آن‌ها اشغال شده و لایه درست مانند یک فرئوالکتریک رفتار می‌کند».

    این محققان، اندازه‌گیری‌های فرئوالکتریک، میکروسکوپی نیروی پیزوالکتریک و میکروسکوپی الکترون گسیلی را بر روی این نمونه‌ها انجام دادند تا نتایج خود را به تایید برسانند.

    استرانسیوم تیتانات خواص ابررسانایی و مغناطیسی دارد، و از این رو برای استفاده در محدوه وسیعی از ابزارها بسیار مفید خواهد بود. علاوه بر این به نظر می‌رسد که ماده‌ی خوبی نیز برای سلول‌های خورشیدی باشد.

    منحصر به فرد یا همه‌جاحاضر

    به گفته یوم و گروورمن آن‌ها هنوز نمی‌دانند که آیا اثری که کشف کرده‌اند تنها منحصر به استرانسیوم تیتانات است و یا در مواد دیگر نیز می‌توان آن‌ را مشاهده کرد. با این وجود آن‌‌ها امیدوارند این پدیده برای دی‌الکتریک‌های پروسکایتی نیز معتبر باشد که در آن نانونواحی قطبی می‌توانند به خوبی توسط مهندسی ناخالصی در ساختار کنترل شوند. اگر حدس آن‌ها درست باشد، ابزارهای نانومقیاسی را می‌توان طراحی کرد که در آن فرئوالکتریسته با ویژگی‌های دیگری مانند مغناطیس جفت شده باشد.

    منبع:

    http://physicsworld.com/cws/article/news/2015/oct/01/ferroelectricity-discovered-on-the-nanoscale

    psi.ir

    آخرین ویرایش: یکشنبه 8 آذر 1394 09:32 ب.ظ
    ارسال دیدگاه
  • اسماعیل مخلصی یکشنبه 8 آذر 1394 09:27 ب.ظ نظرات ()
    فیزیکدانان انگلیسی نشان داده‌اند که یک ابررسانا قابلیت انتقال میدان مغناطیسی از یک آهنربا به یک فلز غیر مغناطیسی را، بدون اینکه خودش مغناطیسی بشود، دارد. این اثر شگفت انگیز تا به حال توسط هیچ یک از ‌نظریه‌های موجود پیش بینی نشده است و می‌تواند کابردهای قابل توجهی در حوزه نو ظهور اسپینترونیک مبتنی بر ابررسانایی داشته باشد.

    در یک ابررسانای متعارف، جریان‌ الکتریکی توسط "جفت‌های کوپری" از الکترون‌ها حمل می‌شود. در این حالت، اسپین‌ الکترون‌ها در جهت‌های متفاوت با همدیگر جفت می‌شوند، به طوری که اسپین کل مجموعه صفر است. اعمال یک میدان مغناطیسی قوی منجر به تحریک دو الکترون به هم جهت شدن و از دست رفتن حالت جفت کوپری می‌شود که در نتیجه این امر حالت ابررسانایی از دست می‌ رود. میدان‌ های مغناطیسی ضعیف توانایی نفوذ به درون یک ابررسانای متعارف را ندارند، به طوری که خطوط میدان مغناطیسی از آن دفع می‌شود. به عنوان یک نتیجه، ابررسانایی و مغناطیس را می‌توان به صورت دو پدیده‌ای که به طور متقابل، همدیگر را طرد می‌کنند در نظر گرفت.

                                            

    ازطریق چرخش اسپینی می‌توان جفت‌های کوپری با اسپین یک را در ابررساناها ایجاد کرد.

    جفت‌های اسپین‌دار


    اگرچه به پیش‌بینی محاسبات اخیر، با قرار گرفتن یک ابررسانا، دقیقا" در نزدیکی یک آهنربا، هر دو اسپین جفت کوپری هم جهت می‌شوند، که این امر منجر به اسپین یک برای مجموعه می‌شود. این ارتقای تئوری جالب توجه، منجر به تولد حوزه اسپینترونیک مبتنی بر ابررسانایی شده است، که به دنبال تولید ادوات الکترونیکی بر مبنای جفت‌های کوپری است. در حالی که چندین گروه تجربی مشاهده جفت‌های کوپری با اسپین یک را ادعا کرده‌اند، فیزیکدانان تاکنون موفق به شناسایی میدان‌های مغناطیسی درون مواد ابررسانایی که در مجاورت آهنربا ها بوده‌ اند، نشده‌اند.

    میخایل فلکسترا از دانشگاه سنت‌اندروز و همکارانش با طراحی قطعه‌ای بنام دریچه اسپینی ابررسانا، بدنبال نگاشت این میدان از طریق اندازه‌‌گیری برهمکنش بین مغناطیس و ابررسانایی هستند. آنها از تکنیک بسیار پیچیده‌ و حساسی بنام دوران اسپینی میون کم انرژی استفاده کرده‌اند. در این روش میون‌ها از یک نمونه عبور داده می‌شوند، به طوری که اسپین میون‌ها همزمان با دوران حول میدان مغناطیسی موضعی از طریق گسیل یک پوزیترون در طول محور اسپینی دچار واپاشی می‌شود. آشکارسازی پوزیترون نرخ دوران اسپین میون را مشخص می‌کند که از این طریق می‌توان به میدان مغناطیسی موضعی پی برد. دریچه اسپینی شامل دو لایه فرومغناطیس است به طوری که از طریق یک لایه نازک فلز معمولی از هم جدا شده‌اند. کل این مجموعه زیر یک لایه از ابررسانای نیوبیوم با ضخامت 50 نانومتر قرار داده شده است. این محققان به انتظار این که هیچ تغییری در خروجی آزمایش رخ ندهد یک لایه طلا به روی دریچه اسپینی جای دادند. به گفته فلکسترا "هیچ دلیل خاصی برای انجام این کار وجود نداشت و تنها به اینکه، چرا به این چیدمان فکر نکنیم؟" این کار را انجام دادیم.

    کشف طلایی

    آنچه که محققان دریافتند آنها را شگفت زده نمود. آنها هیچ ردّی از یک میدان مغناطیسی درون ابررسانا پیدا نکردند، در مقابل علی رغم اینکه طلا بطور نرمال غیر مغناطیسی است، آنها یک میدان مغناطیسی درون طلا یافتند. به بیان دیگر یک آهنربا در یک طرف ابررسانا توانایی القای یک میدان مغناطیسی در طرف دیگر ابررسانا را دارد. اگرچه در این حالت هیچ میدانی داخل ابررسانا وجود ندارد. به علاوه محققان دریافتند که میدان مغناطیسی القا شده در طلا به جهت گیری نسبی میدان‌ها در دو لایه مغناطیسی در طرفین ابررسانا بستگی دارد. زمانی که دو میدان برهم عمود باشند یک میدان قوی القا خواهد شد و زمانی که موازی هستند اثر کل را می‌توان صفر لحاظ کرد. محققان چندین ایده در مورد چگونگی انتقال اسپین‌ها دارند، از جمله انتقال اسپین از طریق ابررسانا یا به کمک جفت‌های کوپری اسپین-پلاریزه.

    جاکوب لیندر از دانشگاه علم وصنعت نروژ و جیسون رابینسون از دانششگاه کمبریج به این پژوهش به عنوان یک دستاورد مهم می‌نگرند. به بیان لیندر "اگرچه این دستاورد خاص شگفت زده کننده است چرا که هیچ بیان نظری شناخته شده‌ای در موردش وجود ندارد، این تحقیق می‌تواند انتظار یافتن فیزیک جدیدی را در حوزه ابررساناها و فرومغناطیس‌ها تحکّم بخشد".

    نتیجه بسیار خوبی

    به بیان رابینسون از سه توضیح قابل بیان در مورد این رویداد، محتمل‌ترین رویداد تولید جفت‌های کوپری با اسپین‌های پلاریزه و انتقال آنها از ابررساناست. به بیان رابینسون "این نتیجه بسیار خوبی است و در مقابل افرادی که به این نتیجه شک داشته باشند ، می‌توان از طریق تولید یک حالت ابررسانایی سه گانه شک آنها را بر طرف نمایید."

    لیندر و رابینسون هر دو با فلوکسترا در مورد اهمیت این پدیده در اسیپنترونیک مبتنی بر ابررسانایی موافق هستند. به بیان لیندر "این مورد به طور موثر دریچه‌ای را جهت داشتن اسپینترونیک متعارف و غیر مبتنی بر ابررسانایی با اتلاف انرژی کمتر ارایه می‌دهد."



    نتایج این پژوهش در مجله نیچر فیزیک به چاپ رسیده است. 

    منبع :

    Superconductor induces magnetism in non-magnetic gold

    psi.ir
    آخرین ویرایش: یکشنبه 8 آذر 1394 09:31 ب.ظ
    ارسال دیدگاه