نسل دوم و سوم هارمونیک برای سوسپانسیون غیر رقیق ذرات پوشش داده شده با ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی

Second- and third-harmonic generations for a nondilute suspension of coated particles with radial dielectric anisotropy

1- مقدمه
2- پذیرفتاری های غیرخطی موثر برای SHG و THG
3- پذیرفتاری های SHG و THG برای مدل A
4- پذیرفتاری های SHG و THG برای مدل B
5- بحث و نتیجه گیری
منابع

چکیده
ما عبارت هایی را برای تانسورهای پذیرفتاری غیرخطی موثر برای تولید هارمونیک دوم (SHG) و تولید هارمونیک سوم القایی (THG) ذرات کامپوزیت غیرخطی را استخراج می کنیم، که در آن ذرات پوشش دار غیرآبکی با ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی بطور تصادفی در میزبان خطی قرار داده شده اند. دو نوع از ذرات پوشش دار در نظر گرفته شده اند. اولین نوع نوعی است که هسته دارای یک پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم است و پوسته خطی و بطور شعاعی ناهمسانگرد است، درحالیکه دومین نوع نوعی است که هسته با ناهمسانگردی شعاعی خطی است و پوسته یک پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم دارد. ما تاحدزیادی پذیرفتاری SHG و THG بهبود یافته ای را در چندین فرکانس تشدید پلاسمون خطی مشاهده می کنیم. برای مدل دوم، با توجه به فلزی بودن ماده پوششی، دو فرکانس تشدید بنیادی ωc1 و ωc2 وجود دارند، که اختلاف آن ωc2−ωc1 قویا وابسته به پارامتر بین سطحی و ناهمسانگردی دی الکتریک شعاعی می باشد. به علاوه، در هر دو سیستم، تنظیم ناهمسانگردی دی-الکتریک منجر به بهبود پذیرفتاری های SHG و THG القایی در فرکانس های تشدید پلاسمون سطحی نسبت به سیستم های همسانگرد متناظر می شود. بنابراین، هردو ساختار هسته پوسته و ناهمسانگردی دی الکتریک نقش مهمی در تعیین بهبود غیرخطی و فرکانس های تشدید سطحی ایفا می کنند.

2- پذیرفتاری های غیرخطی موثر برای SHG و THG
ما یک ماده بطور ماکروسکوپیکی ناهمگن شامل یک تعلیق غیرآبکی از ذرات پوشش دار غیرخطی واقع در یک میزبان خطی با ثابت دی الکتریک را در نظر می گیریم. هسته (یا پوسته) بصورت غیرخطی مرتبه دوم فرض می شود با توجه به این واقعیت که تقارن وارون در سطح شکسته شده است ]25،26[. رابطه مشخصه بین میدان جابجایی D و میدان الکتریکی E هسته و پوسته در مورد استاتیک بصورت زیر است

که در آن و iامین مولفه E و D هستند و مولفه های تانسور پذیرفتاری غیرخطی مرتبه دوم هسته یا پوسته می باشد. هنگامی که از یک میدان خارجی تکفام در امتداد محور z برای سیستم کامپوزیت استفاده می کنیم، پتانسیل ها و میدان های محلی در تمام فرکانس های هارمونیک ناشی از غیرخطیت درجه دوم ترکیبات درون کامپوزیت تولید خواهند شد. بنابراین در فرکانس های محدود، رابطه مشخصه در ذرات بصورت زیر خواهد بود ]22[

که در آن ثابت دی الکتریک وابسته به فرکانس در مولفه را نشان می دهد، در حالیکه پذیرفتاری های غیرخطی مرتبه دوم را ارائه می کند.هدف ما مطالعه پذیرفتاری های هارمونیک دوم و سوم موثر سیستم کامپوزیت می باشد. پذیرفتاریSHG غیرخطی موثر می تواند در شکل زیر نوشته شود ]21[

که در آن برای متوسط فضایی ارائه می شود، کسر حجمی مولفه است و فاکتور میدان محلی ارائه دهنده lامین مولفه کارتزین میدان الکتریکی خطی درون ذرات است هنگامیکه میدان خارجی درامتداد iامین جهت در فرکانس اعمال می شود. در اینجا، می خواهیم یادآوری کنیم که باید روی شاخص های تکراری مانند l و m و n در معادله (3) جمع زده شود.

فری مغناطیس در نانوذرات فریت کبالت (CoFe2O4)

Ferrimagnetism in cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles

چکیده
1-مقدمه
2-مواد و روش‌ها
3- نتایج و بحث
4- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده
در این تحقیق، نانوذرات فریمغناطیس فریت کبالت (CoFe2O4) با بهره‌گیری از روش هم‌رسوبی سنتز شد. خواصِ مغناطیسی و فیزیکی-شیمیایی محصول نهایی بر اساسِ بکارگیری سورفکتانت‌های ستیل‌ تری‌اتیل ‌آمونیم برومید (CTAB)، هگزامتیلن ‌تترامین (HMT) و پلی‌اتیلن‌گلایکول (PEG-400) بررسی شد. الگوی افتراق‌سنجی پرتو ایکس (XRD) و حالات فعال رامان حاکی از تشکیل ساختار مکعبی فریت کبالت بود. همچنین تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که محصول نهایی ساختاری کروی دارد و اندازه ذرات در آن متفاوت است. پیک‌های تابش فوتولومینسنس قوی تاییدی بر کیفیت محصول بود. ارتعاش اکسیژن فلزی فروسرخ در اعداد موج‌ cm-1 615 و 426 به ترتیب در مکان‌های تتراهدرال و اکتاهدرال سیستم فریت کبالت خودش را نشان داد. معلوم شد که رفتار الکتروشیمیایی محصول به اندازه دانه وابسته است و با استفاده از CTAB بالاترین ظرفیت ویژه مشاهده گردید. علاوه بر این، رفتار فری مغناطیس در دمای اتاق با استفاده از مطالعات مغناطیس‌سنج نمونه ارتعاشی (VSM) تایید شد. همچنین با استفاده از PEG حد مغناطش اشباع به emu/g 66 رسید. ذراتی که دارای اندازه دانه و بلورهای بزرگتری بودند، رفتار مغناطیسی بهتری از خود نشان دادند.

2-مواد و روش‌ها
کبالت نیترات هگزاهیدرات [Co(NO3)2 . 6H2O]، فریک تیترات نانوهیدرات [Fe(NO3)3 . 9H2O]، سدیم هیدروکسید (NaOH)، ستیل تترامتیل‌آمونیم برومید (CTAB)، هگزامتیلن‌تترامین (HMT) و پلی‌اتیلن‌ گلایکول (PEG-400) همگی از شرکت سیگما-آلدریچ تهیه شد. از روش هم‌رسوبی برای سنتز نانوذرات فریت کبالت استفاده شد که از جمله روش‌های شیمی تر است. در ابتدا 1 مولار (mol/L) از Co(NO3)2. 6H2O و 2 مولار (mol/L) از Fe(NO3)3 . 9H2O با یکدیگر با استفاده از همزن مغناطیسی به آرامی مخلوط شد و به آن محلول A لقب داده شد. سپس 1 مولار از CTAB در 10 میلی‌لیتر از آب دی‌یونیزه‌ حل شد و به آرامی به محلول A افزوده گشت. این محلول برای 10 دقیقه دیگر با همزن مخلوط گشت و به آن لقب محلول B داده شد. 20 مول از محلول آلکالین NaOH به عنوان عامل رسوب‌دهی درون محلول B ریخته شد. محلول که در ابتدا به رنگ قهوه‌ای کم‌رنگ بود به تدریج به قهوه‌ای پررنگ تغییر رنگ داد که نشانی از واکنش موفق میان آنها داشت. ذرات با اتانول و آب شستشو داده شد و پس از بکارگیری دستگاه گریز از مرکز، در 100 درجه سانتی‌گراد به مدت یک شبانه‌روز خشک گردید. همین فرآیند مجدداً این بار با بهره‌گیری از سورفکتانت‌های HMT و PEG-400 نیز تکرار شد. این پودرهای خشک‌شده در دمای 800 درجه سانتی‌گراد به مدت دو ساعت کلسینه شد و محصول نهایی به ترتیب C1، C2 و C3 نامگذاری شد. در انتها با بهره‌گیری از روش‌های استاندارد خواص هر یک شناسایی شد. رفتار الکتروشیمیایی و ظرفیت ویژه با مطالعات ولت‌سنجی چرخه‌ای (CV) بررسی شد. فریت کبالت سنتزشده با بهره‌گیری از سورفکتانت‌های مختلف CTAB، HMT و PEG به عنوان ماده فعال انتخاب شد. در ابتدا 70% ماده فعال، 20% عامل رسانا (کربن فعال) و 10% متصل‌کننده (binder) به شکل همگنی با کمک حلال ان-متیل 2 پیرولیدینون با یکدیگر مخلوط شد. برای متصل‌کننده از پلی‌ونیلیدین هگزافلوراید (PVDF) استفاده شد. این مخلوط ثابت روی صفحه گرافیتی کم‌هزینه به اندازه 1 سانتی‌متر در 1 سانتی‌متر لایه‌نشانی شد و سپس در گرمکنی با دمای 120 درجه سانتی‌گراد برای 14 ساعت خشک گردید. در پایان، صفحات گرافیتی که روی آنها ماده فعال پوشش داده شده بود به عنوان الکترود در مطالعات ولت‌سنجی چرخه‌ای به کار گرفته شد. همچنین از Ag/AgCl2 به عنوان الکترود مرجع، سیم پلاتین به عنوان الکترود مخالف و محلول 1 مولار NaOH به عنوان محلول الکترولیت استفاده شد. از روی فرمول و مساحت منحنی CV، مقدار ظرفیت ویژه هر ماده محاسبه شد. تغییرات پتانسیل الکتریکی به 0/2 تا 0/1 ولت در نرخ پیمایش‌های متفاوت 15، 30، 45 و 60 ثانیه محدود شد.

3- نتایج و بحث
نانوذرات فریت کبالت مغناطیسی (CoFe2O4) از طریق روش شیمی‌ تر با بهره‌گیری از سورفکتانت‌های مختلف نظیر CTAB، HMT و PEG-400 سنتز شد. در حین سنتز، افزودن CTAB باعث می‌شد تا بخش‌های منفی محلول پیش‌ساز به سمت انتهای مثبت CTAB حرکت کند و نتیجه آن آمیختگی کمتر است. هگزامین حل‌شده (HMT) در آب باعث تولید مداوم یون‌های هیدروکسید (OH-) در محلول پیش‌ساز می‌شود و ناگهان pH محلول عوض می‌شود. یون‌های هیدروکسید تولیدی باعث تشکیل لایه‌های مایسلی در اطراف هیدروکسید فریت کبالت می‌شود که به نوبه خود منجر به مورفولوژی متراکمِ محصولات کروی نهایی با آگلومره کمتر خواهد شد. افزودن PEG-400 به عنوان عامل اتصال بود و باعث اندازه دانه بزرگتر با قطرهای نامساوی شد و همچنین تغییر در مورفولوژی ذره مشاهده شد. مزایای روش‌های سنتز در کار فعلی برای محصولات نهایی در مقایسه با دیگر روش‌ها نشان می‌دهد که اگر عواملی نظیر سورفکتانت‌های CTAB، HMT و PEG-400 و شرایط سنتز شیمیایی بهینه‌سازی شود، آنگاه می‌توان نانوذرات فریت کبالت را با توزیع‌های متفاوت و مورفولوژی مختلف تهیه کرد. روش هم‌رسوبی یکی از روش‌های ساده، کمتر سمی، سریع و با ظرفیت بالا بدون تحمیل هزینه زیاد برای سنتز نانومواد با اندازه دانه مطلوب به کمک سورفکتانت‌ها مختلف در شرایط بهینه است. بهره‌وری کاربردها صرفاً به خلوص فازهای تهیه‌شده، اندازه بلورها و اندازه ذرات ماده بستگی دارد که به سادگی در روش هم‌رسوبی با تنظیم دمای زینترینگ، زمان واکنش و دیگر عوامل اثرگذار قابل کنترل است. اگرچه روش سنتز به کمک سورفکتانت بسیار متداول است، نقشِ سورفکتانت بر رفتار مغناطیسی چندان مطالعه نشده است. مطالعه حال حاضر معلوم کرد که سورفکتانت یکی از عوامل مهم در تنظیم مورفولوژی ماده است.

کاهش حالت کوانتومی و نظریه پیچش نیوتنی

Quantum state reduction, and Newtonian twistor theory

چکیده
1 مقدمه
2 تغییر فاز برای میدان های گرانشی غیر یکنواخت
3 نظریه چرخشی معادله ایری (Airy)
4 تابع چرخش نیوتنی معکوس
منابع

چکیده
 ما در مورد اصل هم ارزی درحرکت های کوانتومی در زمینه هندسه نیوتن-کارتان و نظریه چرخش غیر نسبیتی صحبت می کنیم.

2 تغییر فاز برای میدان های گرانشی غیر یکنواخت
ابهام فاز (1.4) چندان نگران کننده نیست زیرا دو تابع موج انیشتینی یا نیوتنی می تواند برای توصیف ذره انتخاب شود و بطور مداوم برای مدلسازی حرکت دورانی کوانتومی آن استفاده شود. اگر میدان گرانشی خود در برهم نهی کوانتومی دخالت داشته باشد، مشکل به وجود می آید. مثالی که در [2] در نظر گرفته شده، یک جسم عظیم است که در یک برهم نهی در دو مکان یک و دو قرار گرفته اند، هر کدام دارای میدان گرانشی یکنواختg_1 وg_2 خود هستند. یک تابع موج انیشتینی هنوز می تواند در نقطه p در نظر گرفته شود و (همان طور که میدان گرانشی کلی زمین از بین می رود) و یک اختلاف فاز به شکل (1.4) با g^2 جایگزین شده توسط |g_1-g_2 |^2 وgz جایگزین شده توسط (g_1-g_2).x وجود دارد.

در این بخش ما نشان می دهیم که وابستگی مکعبی زمان در ابهام فاز حاصل از اتخاذ یک میدان گرانشی یکنواخت نیست و برای ظرفیت های بالقوه کلی در معادله شرودینگر قرار دارد.

ما باید از یک ترتیب هندسی استفاده کنیم که در آن معادله وابستگی زمان شرودینگر از یک کاهش کالوزا-کلاین تهی بدست آید.

یک اندازه صفحه-موج در چند برابر ابعادM^5 با مختصات محلی x^μ=(u,t,x^i ) با یک ایزومتریک(isometry) تهی را در نظر بگیرید که ما انتخاب کردیم تا توسط یک بردار نهایی تهی K=∂/∂u و عنصر خطی تولید شود.

تحلیل ساختاری درخشان ترین کهکشان های خوشه ای در خوشه های ضعیف و غنی

Structural analysis of brightest cluster galaxies in poor and rich clusters

چکیده

1 مقدمه

2 داده ها و گزینش نمونه

3 آنالیز ساختاری BCGها

4 نتایج و تشریح آنها

5 مرور و نتیجه‌گیری

اعلامیه تعارض منافع

دسترسی به داده ها

مراجع

چکیده
بررسی پارامترهای ساختاری درخشان‌ترین کهکشان‌های خوشه‌ای (BCGها) مدارک مهمی در زمینۀ درک چگونگی شکل‌گیری و روند تکاملی آنها را به همراه دارد. ما در این مقاله، نتایج حاصل از پروفایل درخشندگی سطحی 1685 کهشان خوشه‌ای درخشان (BCGها) را ارائه می‌کنیم که در نتیجۀ ارزیابی میراث حاصل از تلسکوپ کانادا – فرانسه – هاوایی در بازۀ سرخ‌گرایی 0/1 > Z > 1/0 به دست آمده است. ما تصاویر باند-r مربوط به BCGها را با یک پروفایل سِرسیک مجزا به دست آوردیم. نمونۀ ما بر اساس میزان غنی بودن خوشۀ میزبان برای ارزیابی تأثیر محیط، به دو گروه تفکیک شد. نتایج ما حاکی از آن هستند که BCGهای موجود در خوشه‌های غنی، به لحاظ آماری بزرگ‌تر از هم‌زادهایشان در خوشه‌های ضعیف هستند. ما بهترین و سازگارترین رگرسیون‌های خطی را برای کورمندی، log Re – log n و روابط بین ابعاد-درخشندگی به دست آوردیم. علاوه بر این، روند تکاملی پارامترهای ساختاری را مورد بررسی قرار دادیم و به این ترتیب، BCGهای نمونۀ ما تغییر ابعاد چشمگیری را از خود به نمایش نگذاشتند؛ چون z1 است.

2 داده ها و گزینش نمونه
2 – 1 CFHTLS
برنامۀ موروثی تلسکوپ کانادا – فرانسه – هاوایی (CFHTLS) یک بررسی تصویری است که در بازۀ زمانی سال‌های 2009 – 2003 در چهار میدان عمیق و چهار میدان گسترده انجام شد. بررسی‌های گستردۀ ما، ناحیه‌ای با مجموع deg2171را تحت پوشش قرار می‌دهد؛ که تصویربرداری در باندهای u*griz انجام می‌شود. به دلیل هم‌پوشانی‌های صورت گرفته بین میدان‌های همسایه، محدودۀ مؤثر برای میزان گستردگی CFHTLS برابر با deg2155 می‌شود. به جز باند-u، فیلترهای CFHTLS تقریباً مشابه با فیلترهای استفاده شده در SDSS هستند. از این رو ما در بقیۀ این مقاله، این فیلترها را فیلترهای ugriz نام‌گذاری می‌کنیم.

CFHTLS از MegaCam استفاده کرد که یک دوربین CCD موزاییکی مشتمل بر ۳۶ آشکارساز EEV باریک شده است؛ که هر یک از آنها دارای 46122048 پیکسل می‌باشد. این آرایش تقریباً دارای یک میدان دید deg1  deg1برای هر نقطه‌گذاری MegaCam است. تصاویر مستقل پردازش شده شامل 19354  19354پیکسل هستند که مقیاس هر پیکسل برابر با 0.186/pixel است.

در این کار پژوهشی، ما روند تکامل ساختاری BCGها در خوشه‌های آشکار شده در میدان W1 از CFHTLS را مورد ارزیابی قرار خواهیم داد. در شکل(1)، هندسه و مختصات میدان W1 نشان داده شده است؛ که دارای 89 نقطه‌گذاری (سوگیری) جداگانه می‌باشد. به دلیل هم‌پوشانی‌های موجود در بین نقاط در نظر گرفته شده، مجموع محدودۀ مؤثر در این کار پژوهشی بر روی W1 برابر با deg275/63 می‌شود. میانگین رصد تصاویر باند-r برابر با 0.71 برای میدان W1 است که این میزان از یک محدودۀ تکاملی ۸۰ درصدی در باند-r برخوردار است که برای منابع گسترده، بزرگنمایی ۲۴ برابری دارد.

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

چکیده
۱- مقدمه
۲- مواد و روش
2-1 شناساگرها
2-2 سنتز الکتروکاتالیست‌های P-MnO2 و Fe-MnO2
2-3 مشخصه‌یابی نمونه
2-4 اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی
۳- نتایج و بحث
۴- نتیجه‌گیری
منابع

چکیده

توسعه الکتروکاتالیست‌های کم هزینه و پربازده برای شکافت آب امری مهم و در عین حال چالش برانگیز است. آرایه‌های نانوصفحات دوبعدی دی اکسید منگنز (MnO2) به واسطه مساحت بزرگ سطح شان، گزینه‌های نویدبخشی در زمینه طراحی و توسعه کاتالیست‌های پیشرفته به شمار می‌روند. در این مقاله، یک راه‌حل عملی برای بهبود فعالیت کاتالیستی مواد دی اکسید منگنز از طریق آرایش مکان‌های فعال روی سطح ارائه شده ‌است. در این راستا، با کمک مهندسی پلاسما توانستیم امکان فعالیت سطح نانوصفحات دی اکسید منگنز را با آرایش گونه‌های P یا Fe به همراه تهی جاهای غنی روی سطح با موفقیت فراهم کنیم. گونه‌های آرایش شده (P-MnO2) یا Fe (Fe-MnO2) به ترتیب برای جذب پروتون‌ها و OH- بسیار مفید بودند و تهی جاهای غنی اکسیژن نیز موجب تشکیل Mn3+ پایدار شدند که به انتقال الکترون و بار الکتریکی کمک می‌‌کردند. بنابراین می‌توان به افزایش مناطق ویژه فعال از نظر الکتروشیمیایی، تسریع روند انتقال بار و نیز ساختار الکترونیکی مناسب سطح دست یافت. براساس این نوع راهبرد فعال‌سازی، P-MnO2 و Fe-MnO2 ساخته شده عملکرد کاتالیستی بسیار خوبی در زمینه‌ی واکنش‌های تکامل هیدروژن تکامل اکسیژن از خود نشان دادند. تا جایی که اطلاع داریم، عملکرد P-MnO2 و Fe-MnO2 در اکثر الکتروکاتالیست‌های مبتنی بر دی اکسید منگنز در حوزه‌ی شکافت الکتروکاتالیستی آب بهتر بود. فعال‌سازی سطحی مواد دوبعدی دی اکسید منگنز به کمک آرایش گونه‌های فعال از طریق عمل آوری با پلاسما می‌تواند راهکار عملی برای اصلاح عملکرد الکتروکاتالیست‌های وافر در زمین جهت کاربردهای عملی فراهم کند.

1-مقدمه

شکافت الکتروکاتالیستی آب روش نویدبخشی برای کاهش بحران انرژی تلقی شده ‌است [ ۱، ۲]. هیدروژن را یک راهکار جایگزین سبز و پایدار برای سوخت‌های فسیلی قلمداد می‌کنند. در میان بسیاری از فناوری‌های تولید هیدروژن، شکافت آب روش موثری برای تولید هیدروژن با خلوص بالاست که شامل واکنش‌های تکامل هیدروژن (HER) و تکامل اکسیژن (OER) می‌شود. برای افزایش بازده تولید و صرفه‌جویی در مصرف انرژی به الکتروکاتالیست‌های کارآمد نیاز است تا بتوان به سینتیک واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن سرعت بخشیده و پتانسیل اضافی آن را کاهش داد [4، 3]. در حال حاضر، از کاتالیست‌های اکسید بسیار پیشرفته و پربازده مبتنی بر Pt و Ir/Ru به ترتیب در واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن استفاده می‌شود. با این حال، کمیابی و هزینه بالای این نوع کاتالیست های مبتنی بر فلزات نجیب باعث شده است که توسعه و بکارگیری مقیاس بندی شده آن‌ها به شدت محدود شود [۵]. بر همین اساس، این قضیه از اهمیت زیادی در اکتشاف الکتروکاتالیست‌های کم‌هزینه با بازدهی مطلوب واکنش‌های تکامل هیدروژن و تکامل اکسیژن برخوردار است.

Abstract

Developing high-efficiency, low-cost electrocatalysts for water splitting is important but challenging. Two-dimensional nanosheet manganese dioxide (MnO2) arrays are promising candidates for the design and development of advanced catalysts because of their large surface area. Here, a feasible solution to improve the catalytic activity of MnO2 materials via decorating the active sites on the surface is proposed. With the help of plasma engineering, we successfully enabled surface activity of the MnO2 nanosheets by decorating P or Fe species together with rich vacancies on the surface. The decorated P (P-MnO2) or Fe (Fe-MnO2) species were highly beneficial for the absorption of protons and OH− respectively, and rich oxygen vacancies induced the formation of stable Mn3+, which contributed to electron and charge transfer. Thus, increased electrochemically active specific areas, accelerated charge transfer, and a proper surface electronic structure could be achieved. On the basis of this activation strategy, the fabricated P-MnO2 and Fe-MnO2 showed excellent catalytic performance for the hydrogen evolution and oxygen evolution reactions. To our knowledge, the performance of P-MnO2 and Fe-MnO2 outperformed most MnO2-based electrocatalysts in the field of electrocatalytic water splitting. Surface activation of two-dimensional MnO2 materials by decorating active species via plasma treatment can provide a feasible route for modulating the performance of earth-abundant electrocatalysts for practical applications.

1- Introduction

Electrocatalytic water splitting has been considered as a promising method to ease the energy crisis [1,2]. Hydrogen is regarded as a green and sustainable alternative to fossil fuels. Among the many hydrogen production technologies, water splitting is an effective way to produce high-purity hydrogen, and it consists of the hydrogen evolution (HER) and the oxygen evolution reactions (OER). To increase the production efficiency and save energy, effective electrocatalysts are needed to accelerate the reaction kinetics of HER and OER and reduce the overpotential [3,4]. Currently, state-of-art high-efficiency Pt and Ir/Ru-based oxides catalysts are used for HER and OER, respectively. However, the scarcity and cost of these noble metal-based catalysts greatly limit their scaled development and application [5]. Consequently, it is of great significance to explore low-cost electrocatalysts with satisfactory HER and OER efficiencies.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

فعال‌سازی سطحی در جهت آرایه های دی اکسید منگنز به وسیله مهندسی پلاسما به عنوان کاتد و آند برای شکافت موثر آب

Surface activation towards manganese dioxide nanosheet arrays via plasma engineering as cathode and anode for efficient water splitting

مدولاسیون پویای تله گذاری و رهاسازی رنگین کمانی با نور کم بر اساس بلورهای فوتونی متقارن کم

Dynamic modulation of slow light rainbow trapping and releasing in a tapered waveguide based on low-symmetric photonic crystals

چکیده

مقدمه

طراحی ساختار و تحلیل پراکندگی

قابلیت سوئیچ کردن تله گذاری رنگین کمانی نور آهسته

نتیجه گیری ها

منابع

چکیده

یک بررسی عددی از تله گذاری رنگین کمانی نور آهسته در موجبر کریستال فوتونی تله گذاری شده پیشنهاد می کنیم که با اصلاح پارامترهای ساختاری در کریستال های فوتونی با تقارن کم شکل می گیرد. امواج الکترومغناطیسی فرکانس های مختلف در پهنای باند نرمال تقریبا 5% را از طریق تجزیه و تحلیل پراکندگی و شبیه سازی های عددی می توان در موقعیت های مختلف با نام «تله گذاری رنگین کمانی» به دام انداخت. علاوه بر این، موجبر کریستالی فوتونی تله گذاری شده بر روی کاهش پلی استراین ایجاد می شود که در آن شاخص شکست را می توان با تنظیم ولتاژ خارجی براساس اثر الکترواپتیک تنظیم کرد. بنابراین، زمانی که ولتاژ اعمال شده به درستی تعدیل شود، موج تله گذاری شده در موقعیت های مختلف قرار گرفته و حتی منتشر خواهد شد. این ساختار دارای جنبه های کاربردی گسترده در سوئیچ نوری، تقسیم طول موج چندگانه، و سایر دستگاه های ارتباطی نوری دیگر است.

مقدمه

در حال حاضر به لطف ویژگی های امیدوار کننده در ذخیره سازی نوری، ذخیره سازی پنهان نوری، پردازش اطلاعات نوری و سایر حوزه ها، نور آهسته توسط بسیاری از محققان مورد بررسی قرار گرفته است [5-1] که بعنوان فناوری های کلیدی برای ارتباطات نوری آینده و ذخیره سازی اطلاعات در نظر گرفته می شوند. در ابتدا، نور آهسته براساس اثرات کوانتوم مانند وضوح ناشی از الکترومغناطیسی (EIT)، نوسان منسجم جمعیت (CPO)، پراکندگی رامان تحریک شده (SRS) و پراکندگی بریلیون تحریک شده (SBS) تحقق یافت [9-6]. با این حال، دما/فشار کاری بسیار کم  و پهنای باند کاری اندک، پیاده سازی های عملی آنها را محدود کرد. کریستال های فوتونی (PC) بعنوان یک ماده مصنوعی جدید، برای تشخیص نور آهسته بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند زیرا از دمای اتاق و کوچک سازی مناسب دستگاه پشتیبانی می کنند. [14-10]. به منظور کسب پهنای باند کاری گسترده برای کاربردهای عملی، تلاش های زیادی برای کسب نوارهای پهن بر روی منحنی های پراکندگی با اصلاح محلی شاخص موثر PC انجام شده است [15]. گزارش های اخیر درباره ، «تله گذاری گین کمانی» نور آهسته در برخی مواد مصنوعی (مانند PCها، فرامواد و غیره)، روش جدیدی را برای کاهش سرعت نور در طیف گسترده فرکانس باز کرده است [18-16]. 

Abstract

We propose a numerical investigation of slow light rainbow trapping and releasing in a tapered photonic crystal waveguide which is formed by linearly modifying the structural parameters in low-symmetric photonic crystals. Through dispersion analysis and numerical simulations, the electromagnetic waves of different frequencies in a normalized bandwith of ~5% can be trapped at different positions, as called “rainbow trapping”. Moreover, the tapered photonic crystal waveguide is created on polystyrene subtract, of which refractive index can be adjusted by tuning the external voltage based on electro-optic effect. Therefore, when the applied voltage is properly modulated, the trapped wave will be captured in different positions even released. The structure has broad application prospects in optical switch, wavelength-division multiplexing, and other optical communication devices.

Introduction

Recently, slow light has been investigated by many researchers, thanks to its promising properties in optical storage, optical caching, optical information processing and other areas [1–5], which are considered to be the key technologies for future all-optical communication and information storage. Initially, slow light was realized based on quantum effects such as electromagnetically induced transparency (EIT), coherent population oscillation (CPO), stimulated Raman scattering (SRS) and stimulated Brillouin scattering (SBS) [6–9]. However, the ultra-low working temperature/pressure and the narrow working bandwidth limited their practical implementations. As a new artificial material to realize slow light, photonic crystals (PCs) have attracted much attention because of their support for room-temperature and their fine device miniaturization [10–14]. In order to obtain wide working bandwidth for practical applications, many efforts have been made in obtaining flat bands on dispersion curves by locally modifying the effective index of PCs [15]. Recent reports on slow light “rainbow trapping” in some artificial materials (such as PCs, metamaterials, etc.) have opened a new way to slow down the speed of light over a wide frequency range [16–18].

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدولاسیون پویای تله گذاری و رهاسازی رنگین کمانی با نور کم بر اساس بلورهای فوتونی متقارن کم

Dynamic modulation of slow light rainbow trapping and releasing in a tapered waveguide based on low-symmetric photonic crystals

انتقال فاز برگشت پذیر ناشی از فوتون در پروسکایت CsPbBr3

Photon-Induced Reversible Phase Transition in CsPbBr3 Perovskite

1- مقدمه

2- نتایج و بحث

3- نتیجه گیری

منابع

سازماندهی مجدد ساختار در مواد پروسکایت بعلت ویژگی های جذاب (مساعدتی) خود در دستگاه های الکترونیک نوری – مانند تحقق لیزر موج متداوم و بهبود عملکرد در دستگاه های فتوولتاییک – مورد توجه زیادی قرار گرفته است. متأسفانه دشواری کنترل پردازش سازماندهی مجدد و مکانیزم های بنیادی غیر واضح، مانعی را بر سر راه «بهره گیری از سازماندهی مجدد ساختاری در پی عملکردهای متمایز در دستگاه های مبتنی بر پروسکایت» ایجاد میکند. در مقاله حاضر ابتدا تحریک انتقال فاز از ارتورومبیک (راست محوری) به چهار وجهی در CsPbBr3، با استفاده از روشنایی بالاتر از گاف نواری (شکاف باند) با یک آستانه انرژی کوچک (1.6 mW cm 2) گزارش می گردد. این انتقال از ارتورومبیک به چهار ضلعی، معکوس پذیر است و پاسخ سریع و قابل کنترلی (<0.5 s) را نسبت به روشن/خاموش شدن لامپ نشان میدهد. محاسبات تئوری کارکردی چگالی و طیف نمایی رامان نشان میدهد که این سازماندهی مجدد پویای ساختار توسط انتقال جهت پیچش در هشت وجهی Pb-Br ایجاد میشود، در حالیکه اثبات شده است که «میدان کولنی محلی القا شده با تفاوت اختلاف پتانسیل نفوذ» این فرآیند را تحریک میکند. یافته های تحقیق حاضر درک عمیقی از سازماندهی مجدد جهانی ساختار تحت تابش دهی در مواد پروسکایت را فراهم می سازند و مطالعه بیشتر «عملکردهای جدید همراه با سازماندهی مجدد ساختار القا کننده رفتارهای موقتی در دستگاه های الکترونیک نوری را ترغیب میکنند: بعنوان مثال تغییرات در ثابت دی الکتریک و اثرات راشبا القا شده با نوسان لبه نوار، که تأثیر مهمی را بر روی دستگاه های الکترونیک نوری مبتنی بر پروسکایت نشان میدهند.

3- نتیجه گیری

بطور خلاصه، ما انتقال فاز معکوس پذیر از ارتورومبیک به چهار وجهی در تک بلورهای CsPbBr3 را تحت روشنایی بالاتر از گاف نواری با یک آستانه انرژی کوچک (1.6 mW cm-2) گزارش می دهیم. با مقاومت محاسبه تئوری کارکردی چگالی و اندازه گیری های سیستماتیک، پی بردیم که انتقال فاز از تغییر حالت حرکت در هشت وجهی Pb-Br ناشی می گردد که از انبساط متقارن پیوند مخالف حالت B1g ارتعاضی به حالت E تغییر می کند. در ضمن اختلاف پتانسیل نفوذ ناشی از عدم تعادل تحرک حامل، یک میدان الکتریکی محلی را تحریک میکند که اثبات شده است انرژی لازم برای تغییر حالت حرکت را فراهم می سازد. این یافته ها تفسیر اساسی برای سازماندهی مجدد ساختار در CsPbBr3 را (روشن و) فراهم می سازند. ما بر این باور هستیم که این کار سبب ترغیب کاوش و بررسی عملکردهای جدید در دستگاه های الکترونیک نوری پروسکایت می گردد که بر مبنای سازماندهی ساختاری پروسکایت و رفتارهای همراه با آن هستند.

Structure reorganization within perovskite materials has attracted much attention due to its assisted appealing features in optoelectronic devices, such as achieving continue-wave laser and performance enhancement in photovoltaic devices. Unfortunately, the difficulty of controlling reorganization processing and unclear underlying mechanisms impose an impediment for taking advantage of the structural reorganization in pursuit of distinctive functions in perovskite-based devices. In this work, using above-bandgap illumination with a small energy threshold (1.6 mW cm−2 ) triggering phase transition from orthorhombic to tetragonal in CsPbBr3 is first reported. This photon-induced structure reorganization is reversible and presents a fast and controllable response (<0.5 s) to light on/off. Raman spectroscopy and density functional theory calculations reveal that such a dynamic structure reorganization is caused by the transition of torsion direction in Pb–Br octahedral, while the diffusion potential difference induced local Coulombic field is proved to drive this process. The findings provide a deep understanding for universal structure reorganization under irradiation in perovskite materials and encourage further study of the novel functions associated with structure reorganization inducing temporal behaviors in optoelectronic devices, for example variations in dielectric constant and band edge fluctuation induced Rashba effects, which show a significant influence on perovskite-based optoelectronic devices.

3- Conclusion

In summary, we report on reversible phase transition from orthorhombic to tetragonal in CsPbBr3 SCs under above bandgap illumination with a small energy threshold (1.6 mW cm−2). With the assistance of DFT calculation and systematic measurements, we found the phase transition originated from the variation of motion mode in Pb–Br octahedra, changing from the symmetric stretch of opposite bond of vibrational B1g mode to E mode. Meanwhile, the diffusion potential difference due to unbalance of carrier mobility induces a local electric field, which is proved to provide energy for this motion mode changing. These findings clarify and provide the fundamental interpretation for structure reorganization in CsPbBr3. We believe this work will motivate the exploration of novel functions in perovskite optoelectronic devices basing on perovskite structural reorganization and its associating behaviors.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

انتقال فاز برگشت پذیر ناشی از فوتون در پروسکایت CsPbBr3

Photon-Induced Reversible Phase Transition in CsPbBr3 Perovskite

یک پروب سنجش نور صوتی با استفاده از خط تاخیر آکوستیکی فیبر نوری

A photoacoustic sensing probe using optical fiber acoustic delay line

چکیده

1- مقدمه

2- روال تجربی

2-1 طراحی و ساخت پروب

2-2 ارسال فراصوت فیبر تاخیر آکوستیکی

2-3 تایید تفکیک سیگنال تداخلی

2-4 مشخصات رنگ

2-5 شناسایی خوب گاو در سینه مرغ

3- نتایج و بحث

3-1 انتقال فراصوت فیبر تاخیر آکوستیکی

3-2 تایید تفکیک سیگنال تداخلی

4- نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله طراحی جدید پروب سنجش فوتو آکوستیک شامل دو فیبر نوری را گزارش می دهیم. یک فیبر نوری برای تحویل پالس های نوری تحریک مورد استفاده قرار می گیرد. فیبر دیگر به عنوان یک خط تاخیر آکوستیکی برای تقویت سیگنال PA تقویت شده از هدف به فرستنده خارجی فراصوت عمل می کند. با فازودن تاخیر زمانی مناسب، سیگنال اصلی PA به آسانی از سیگنال های تداخلی تفکیک می شود. برای نمایش این طرح جدید، یک پروب نمونه اولیه اولی طراحی، ساخت و تست شده است. عملکرد سنجش PAC با غلظت های مختلف ترکیب رنگ های مشکی قرمز مشخص شده است. نتایج حاصل از تست نشان می دهد که پروب سنجش PA می تواند حساسیت خوبی را فراهم کند و خطی بودن زیادی را بر بستر طیف گسترده ای از غلظت ها حفظ کند. شناسایی خون گاو که در بافت سینه مرغ گنجانده شده است، برای نمایش سودمندی بالقوه آن در کاربردهای طبیعی به کار گرفته شده است.

4- نتیجه گیری

در این کار پروب جدید سنجش PA همراه با تحویل نور و تشخیص فراصوت در یک بسته فشرده نشان داده شده است. متفاوت از روش های متداول، استفاده از فیبر نوری به عنوان یک خط تاخیر آکوستیکی دو مساله چالش برانگیز در طراحی پروب سنجش PA را مورد بررسی قرار می دهد. اول، با وجود ناخیر زمانی مناسب، سیگنال های PA با تاخیر وارد ترنسدیوسر گیرنده می شوند و با سیگنال های تداخلی بسیار قدرتمندتر ترکیب نمی شود. این کار اجازه می دهد تا اندازه گیری های PA بر روی هدف نزدیک با پروب یا حتی در اتصال با پروب انجام شود. دوم، ترنسدیوسر فراصوت گیرنده می تواند در خارج از بدنه پروب قرار گیرد. به عنوان یک نتیجه، قطر بدنه پروب به منظور به حداقل رساندن تهاجمی بودن آن برای استفاده در موجود زنده، به طور قابل توجهی کاهش یابد. ما در آینده قصد داریم تا ساخت و مونتاژ پروب جدید سنجش PA را بهینه کنیم و درباره کاربردهای آن در موجود زنده تحقیق کنیم.

Abstract

In this paper, we report a new photoacoustic sensing probe design consisting of two optical fibers. One optical fiber is used for delivering the excitation light pulses. The other one serves as an acoustic delay line to relay the generated PA signal from the target to an outside ultrasound transducer. With the addition of suitable time delay, the original PA signal can be easily separated from the interference signals. To demonstrate this new design, a prototype probe was designed, fabricated and tested. The PA sensing performance was characterized with different concentration of black and red dye solutions. The testing results show that the PA sensing probe can provide good sensitivity and maintain high linearity over a wide range of concentrations. The detection of bovine blood embedded into chicken breast tissue was also conducted to demonstrate its potential usefulness for in-vivo applications.

4- Conclusion

In this work, we have demonstrated a new PA sensing probe with light delivery and ultrasound detection in a compact package. Different from conventional approaches, the use of optical fiber as acoustic delay line addresses two challenging issues in PA sensing probe design. First, with a suitable time delay, the PA signals will arrive later at the receiving transducer and not mixing with the much stronger interference signals. This allows PA measurements to be performed on targets close to or even contacted with the probe. Second, the receiving ultrasound transducer can be located outside the probe shank. As a result, the diameter of the probe shank can be significantly reduced to minimize its invasiveness for in-vivo use. In the future, we plan to optimize the fabrication and assembly of the new PA sensing probe and investigate its in-vivo applications.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک پروب سنجش نور صوتی با استفاده از خط تاخیر آکوستیکی فیبر نوری

A photoacoustic sensing probe using optical fiber acoustic delay line

ایجاد لیزر بریلوئن با آرایه توری براگ فیبری حک شده در فیبر نوری مخروطی تک مد 

Brillouin lasing in single-mode tapered optical fiber with inscribed fiber Bragg grating array

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ایجاد لیزر بریلوئن با آرایه توری براگ فیبری حک شده در فیبر نوری مخروطی تک مد

Brillouin lasing in single-mode tapered optical fiber with inscribed fiber Bragg grating array

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

شفافیت و حسگری ضریب انکسار ناشی از پلاسمون در یک نوع جدید از موجبر پلاسمونیک مبتنی بر گرافن

Plasmon induced transparency and refractive index sensing in a new type of graphene-based plasmonic waveguide

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شفافیت و حسگری ضریب انکسار ناشی از پلاسمون در یک نوع جدید از موجبر پلاسمونیک مبتنی بر گرافن

Plasmon induced transparency and refractive index sensing in a new type of graphene-based plasmonic waveguide

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.