عبدالله حسن زاده

نور می‌تواند نیروی تابشی یا فشار تابشی وارد کند. نیروهای تابشی (اپتیکی) از برهمکنش نور- ماده ناشی می‌شوند. نیروهای تابشی که عموماً از تغییرات گرادیان میدان یا تکانه خطی حمل شده توسط فوتون‌ها ناشی می‌شوند، اساس به دام انداختن و دستکاری نوری را تشکیل می‌دهند. امواج ناپایدار مدهای هدایت شونده، هم تکانه و هم انرژی را حمل می‌کنند، که آنها را قادر می‌سازد اجسام کوچک واقع در سطح موجبر را حرکت دهند. این نیروی اپتیکی را می‌توان برای دستکاری نوری میدان نزدیک، چینش و شتاب ذرات استفاده کرد. در این رساله در قسمت نخست، نیروی اپتیکی وارد بر ذره دی‌الکتریک در موج ناپایدار ساختار موجبر تشدیدی بررسی شده است. با استفاده از معادلات ماکسول و اعمال شرایط مرزی، تمام مولفه‌های میدان و یک رابطه پاشندگی تعمیم یافته به دست می‌آید. عبارتی برای میدان ناپایدار بر حسب توابع موج کروی بدست‌آمده است. مولفه‌های دکارتی نیروی تابش به صورت تحلیلی فرموله شده و با چشم‌پوشی از پراکندگی‌های چندگانه که بین کره و سطح موجبر رخ می‌دهد، به صورت عددی ارزیابی می‌شوند. داده‌های عددی ما نشان می‌دهد که هر دو مولفه نیروی افقی و عمودی و سرعت رو به جلو ذرات به طور قابل ‌توجهی در ساختار تشدید پیشنهادی در مقایسه با مواردی که برای موجبرهای سه لایه معمولی گزارش شده‌اند، افزایش یافته‌اند. اعمال نیروی قوی تر بر روی ذرات ماکرو و نانو می‌تواند برای انجام آزمایش‌های پیشرفته در محلول‌های با ویسکوزیته بالا و آزمایشات روی سلول‌های بیولوژیکی بسیار مفید باشد. علاوه بر این، این ساختار مسطح تشدید را می‌توان بر روی پایه میکروسکوپ نوری معکوس برای تصویربرداری از حرکت نانوذرات، به ویژه هنگامی که ذره با اشیاء برخورد می‌کند و برهم کنش دارد، نصب کرد. در قسمت دوم این رساله، ما از شبکه‌های عصبی برای بهبود و سرعت بخشیدن به محاسبات نیروی اپتیکی برای ذرات دی‌‌الکتریک استفاده می‌کنیم. این شبکه ابتدا بر روی مجموعه محدودی از داده‌های به‌دست‌آمده از طریق محاسبات دقیق پراکندگی نور، بر اساس روش ماتریس انتقال، آموزش داده می‌شود و سپس برای کشف طیف وسیع‌تری از ابعاد ذرات، ضرایب شکست و طول‌موج‌های تحریک استفاده می‌شود. این رویکرد محاسباتی بسیار کلی و منعطف است. در اینجا، ما بر روی کاربرد آن در زمینه میکرو و نانوپلاستیک‌ها تمرکز می‌کنیم، موضوعی که در دهه گذشته به دلیل حضور گسترده آنها در محیط زیست و تاثیر زیادآنها بر سلامت انسان و اکوسیستم مورد توجه قرار گرفته‌است.

This thesis presents a comprehensive review of magnetic Langmuir-Blodgett (LB) films composed of magnetic molecules and ions, exploring their fabrication, properties, and diverse applications. The LB technique is a versatile method for creating organized monolayers with precise control over molecular orientation and thickness, making it highly suitable for the development of advanced magnetic materials. This study aims to reveal the potential of LB technique in fabrication films of various magnetic materials and examining their structural and functional characteristics. Chapter one provides a comprehensive introduction to the Langmuir-Blodgett technique, detailing the monolayer deposition process and highlighting its significance in the fabrication of thin films with tailored properties. This chapter also reviews the applications of magnetic LB films across various fields, including electronics, spintronics and sensing technologies. Furthermore, it discusses the properties and applications of different magnetic molecules used in these films, providing a solid foundation for understanding their functional capabilities. Chapter two delves into LB films that incorporate nonmagnetic molecules and magnetic ions. It analyses the interactions between these components and their influence on the overall magnetic properties of the films. Emphasizing the potential of such composite films in creating novel magnetic materials. Chapter three focuses on LB thin films exhibiting spin crossover phenomena and those films containing radicals alongside other magnetic molecules. Chapter four reviews organic/inorganic hybrid magnetic LB films created by combining magnetic molecules with inorganic components. These hybrid films leverage the advantages of both organic and inorganic materials, resulting in enhanced magnetic properties and stability. This chapter focusing structural configurations, and the resulting magnetic behaviours, highlighting the potential of hybrid films in advanced applications.

مواد تغییر فاز موادی هستند که امروزه توجهات زیادی را در ارائه‌ی بسیاری از نانو ساختارهای فوتونیکی به خود جلب کرده‌اند. در این مواد حول یک دمای بحرانی بسیاری از خواص اپتیکی، الکترونیکی و گرمایی در دماهای کمتر و بیشتر از آن متمایز از یکدیگرند. در حقیقت، ماده دارای دو فاز متفاوت در محدوده‌ای از دما‌های کمتر و بیش‌تر از دمای بحرانی است. این تغییر فاز با عبور از دمای بحرانی برگشت‌پذیر است و به دفعات متعددی می‌تواند اتفاق بیفتد. در این پایان نامه که فصل‌های آن به صورت مقاله محور است یکی از مناسب‌ترین کاندید‌ها برای به کار بردن در ساختارهای ارائه‌شده وانادیوم دی اکساید (VO2) است. این ماده حول دمای بحرانی 68 در‌جه‌ی سانتی‌گراد از حالت نیمه‌رسانا به فلزی تغییر فاز می‌دهد. طی این تحقیق با استفاده از ماده تغییر فاز VO2، ساختارهایی ارائه‌ی ساختارهایی شده‌است که حاصل کوپل شدن ترمودینامیک-الکترومغناطیس و ترمودینامیک-الکترومغناطیس- الکترونیک هستند. پاسخ این ساختارها به صورت پویا و با ثابت در نظر گرفتن کلیه‌ی خواص هندسی، از طریق کنترل گرمای اعمالی بر VO2 قابل تنظیم است. در این پایان نامه سه پروژه در حوزه‌ی ترموفوتیونیک به شرح زیر ارائه‌شده است. ضمن اینکه تحلیل نتایج حاصل که از طریق نرم افزار متلب و کامسول-چند فیزیکی انجام شده است: الف) موضوع اول ارائه‌شده بررسی دوپایایی نرخ واپاشی خودبه خودی یک ساطع کننده در کنار یک نانو پوسته VO2@Au است. در این کار از روش تابش لیزر پیوسته جهت ایجاد تغییر فاز VO2 استفاده شده است که منجر به ایجاد دو پاسخ متفاوت در نرخ واپاشی ساطع کننده در محدوده‌ی خاصی از شدت لیزر تابشی که تغییر فاز VO2 را بر عهده دارد می‌شود. از آن‌جایی که انتقال فاز VO2 به دفعات متعددی به صورت برگشت‌پذیر قابل انجام است، تنظیم پاسخ خروجی این ساختار نیز به صورت پویا از طریق شدت لیزر تابشی قابل کنترل است. نتایج به دست آمده دستورالعمل‌های کلی مهمی را برای برنامه ریزی طرح‌های منابع سوئیچینگ نوری و حسگرهای قابل تنظیم ارائه می دهد. ب) موضوع دومی که در این رساله بررسی می‌شود، ارائه‌ی یک نانوساختار هیبریدی شامل آشکارساز نوری الکترون داغ و جاذب بر پایه انتقال فاز VO2 است. این ساختار تخت شامل لایه‌های VO2/MoS2/1D PC است که بر روی یک زیر لایه‌ی شیشه‌ای قرار گرفته اند. زمانی که VO2 در حالت نیمه‌رسانا است، ساختار به عنوان یک جاذب عمل می‌کند. با انتقال فاز VO2 به حالت فلزی و ایجاد سد شاتکی در مرز VO2/MoS2 ساختار به یک آشکارساز نوری تغییر حالت می‌دهد و تا زمانی که VO2 در حالت فلزی است پاسخ نوری ساختار در دسترس است. به دلیل تغییر فاز برگشت پذیر VO2 تحت تاثیر تغییرات دما، این ساختار به دفعات متعدد بین دو حالت HEPDو جاذب قابل سوئیچ است. این ساختارهیبریدی کاندید مناسبی برای ساختارهای سوئیچ‌پذیر HEPD ، سیستم های فتوولتائیک و حسگر‌های مبتنی بر الکترون داغ است. ج) در این رساله موضوع سوم به بررسی تنظیم‌پذیری انرژی انتقالی بین مولکولی در حضور یک نانوذره‌ی هیبریدی VO2@Au می‌پردازد. در این کار تنظیم خواص گرمایی-اپتیکی ساختار از طریق انتقال فاز VO2 طی تابش لیزر پیوسته، قادر به تنظیم و کنترل پویای مقدار فاکتور نرخ افزایش انرژی انتقالی است. این نتایج در بررسی و توسعه حسگرهای زیستی مبتنی بر پلاسمون‌ها، دستگاه‌های اتصال مولکولی قابل تنظیم و تغییر تبادل انرژی بین پروتئین‌ها کاندید مناسبی است.

درسال‎های اخیر تحقیقات در حوزه علوم نانو و و فناوری نانو پیشرفت چشم‎گیری داشته است. از آنجایی که نانومواد نوعی از مواد در ابعادی با مقیاس 10 تا 100 نانومتر می‎باشد، در این حوزه بررسی می‎شوند. کاهش اندازه مواد به مقیاس نانو، الکترون‎های داخلی را به یک فضای کوچک محدود می‎کند که منجر به تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی آن‎ها در مقایسه با خواص توده، مولکول یا تک اتم آن‎ها می شود. سنتز ترکیبات خانواده اکسید وانادیم، به ویژه در مقیاس نانو، به دلیل تمایل آن‎ها به وجود در حالت های اکسیداسیون متفاوت و بنابر به کاربردهای متنوع آن‎ها در صنایع و علوم مختلف، چالش برانگیز است. یکی از بارزترین ویژگی‎های اکسیدهای وانادیوم همچون VO2 و V2O5، خاصیت گذار فاز آن‎ها می‎باشد. اکسیدهای فلز گذار، دارای ویژگی‎های فیزیکی، الکترونیکی، حرارتی، نوری، شیمیایی و مغناطیسی منحصر به فردی می‎باشند. تعداد زیادی از TMOs در دماهای پایین عایق و در دماهای بالاتر از دمای بحرانی (T_c) به شکل فلزی می‎باشند. این گذار فاز می‎تواند از طریق گرم کردن نمونه، اعمال جریان و یا میدان‎های الکتریکی، فشار موثر بر لایه‎های نازک و تعامل با میدان نوری صورت پذیرد. در این پرژه، ابتدا نانوذرات VO2 با سایز 20 نانومتر، نانوسیم های VO2 با میانگین قطر 75 نانومتر و نانوسیم‎های V2O5 با میانگین قطر 31 نانومتر، به کمک روش هیدروترمال یک مرحله ای سنتز شدند. براساس خواص ویژه نانوسیم‎ها از جمله داشتن 2 جهت کوانتومی با بعد نانو و یک جهت بزرگ مقیاس و نسبت سطح به حجم قابل توجه، از نانوسیم‎های سنتز شده، برای ساخت آشکارسازهای طراحی شده به روش لیتوگرافی با ماسک استفاده شد. تصاویر گرفته شده از زیرلایه شیشه‎ای حاوی الکترودهای شانه‎ای توسط میکرسکوپ الکترونی عبوری، حاکی از لایه‎نشانی موفقیت‎آمیز نانوسیم‎ها بر الکترودهای شانه‎ای طراحی شده به روش لیتوگرافی می‎باشد. نمودار I-V گرفته شده توسط دستگاه مشخصه‎یاب الکتریکی و بررسی این نمودار، تایید کننده عملکرد موفق و مناسب آشکارسازهای‎ نوری ساخته شده می باشد.

در کار حاضر آرایه نانومیله های موازی ZnO به کمک لایه جوانه زنی با روش نهشت حمام شیمیایی رشد داده شدند. بدنبال آن توسط نانوورقه Au به روش کندوپاش مگنترونی جریان مستقیم با ضخامت (nm 0-40) تزئین شده اند تا نانوساختار نامتجانس پلاسمونیکی سه بعدی حاصل شود. ویژگی های ساختاری و ارتعاشی، مورفولوژی سطحی/ ترکیب عنصری، جذب اپتیکی خطی به ترتیب با روش پراش سنجی پرتو X (XRD)، پراکندگی رامان، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی/ طیف سنجی پرتو X با تفکیک انرژی (FE-SEM/EDX)، طیف-سنجی نور UV-Vis-near IR مورد بررسی قرارگرفت. تبدیل نوری ساختار نامتجانس آرایه نانومیله های Au-ZnO (ZnO NRsA-Au) با اندازه گیری مشخصه جریان- ولتاژ در حالت تاریک، تحت تابش نورخورشید و لیزرهای قرمز، سبز و بنفش بررسی شد. ویژگی نوری غیرخطی توسط روبش Z مطالعه شد. فعالیت فوتوکاتالیستی در تخریب نوری رودامینB بررسی شد. نانومیله های بلورین همسوی ZnO با نانوذرات طلا بخوبی پوشش داده شده اند. تشدید پلاسمون سطحی باعث پراکندگی رامان افزایش یافته سطحی می شود و همینطور جذب نوری خطی در ناحیه مرئی را بهبود می دهد. نورتابی ZnO NRsA-Au در ضخامتهای پایین (nm5˷) قله گسیلی نزدیک لبه باندی(NBE) شدیدی نسبت به نانومیله های لخت متناظر نشان می دهد. هم افزایی تشدید پلاسمون سطحی و پتانسیل خودساخته فصل مشترک در تولید حاملهای بار بهمراه جدایی/ انتقال آنها سهم عمده در جریان نوری بهبودیافته دارند. پیوند نامتجانس ZnO NRsA-Au پاسخ گزینشی به تابش دهی با لیزر سبز بدلیل منطبق بودن پیک تشدید پلاسمون سطحی با انرژی فوتون نور سبز، دارد. ضریب شکست غیرخطی (NLR) و ضریب جذب غیرخطی (NLA) به بزرگی n2=10-5cm2/w و =1cm/wβ محاسبه شدند. از اینرو، این ساختار نامتجانس از پتانسیل و شایستگی خوبی برای کاربرد در سوئیچ زنی نوری برخوردار است. در انتها پاسخ دی الکتریکی برپایه مدل پاشندگی فروهی- بلومر تزویج شده با توزیع گاوسی که با جذب نوری خطی به خوبی همخوانی دارد، پیشنهاد شد. پارامترهایی مانند ثابت های دی-الکتریک، انرژی گاف نواری (Eg)، دنباله باند (E∆)، چگالی حاملها و تحرک آنها استخراج شده-اند. این مدل قادر است پیک تشدید پلاسمونی را بدون نیاز به فرمولبندی مجزا و مستقل برای آن برآورده کند و رفتار جذب را در نواحی فرای لبه جذب به خوبی به نمایش بگذارد

چینش و هم آرایی کنترل شده نانوسیم ها در توسعه و گسترش کاربرد آنها در اپتوالکترونیک، نانوالکترونیک، سنسورها، ادوات اسپینترونیک و ترموالکتریک نقش بسیار مهمی دارد. چینش نانوساختارهای یک بعدی با استفاده از روش های مختلفی مانند دستکاری نوری، میکروسیالات، میدان های الکتریکی و مغناطیسی انجام شده است. با وجود بعضی موفقیت های نسبی، همه این روش ها، به جز روش لانگمویر- بلاجت، در چینش نانوسیم ها در مقیاس بزرگ ناکارآمد و ناتوان هستند. در این پایان نامه ما از روش لانگمویر- بلاجت برای لایه نشانی نانوسیم های مغناطیسی بر روی سطح جامد استفاده کرده ایم. ما پس از تمیز کردن نانوسیم های مغناطیسی سنتز شده با روش رسوب الکتریکی با ولتاژ مستقیم و قالب اکسید آلومینیم با قطر حفره 200 نانومتر، با استفاده از یک میکروسرنگ آنها را روی سطح آب دو بار یونیزه شده در تشتک لانگمویر ریختیم. پس از فشرده کردن، در یک فشار سطحی خاص، تک لایه ها به زیرلایه های جامد (در غیاب و در حضور میدان مغناطیسی خارجی) منتقل شدند. در حضور میدان مغناطیسی اعمال شده خارجی، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تک لایه هایی از نانوسیم های تقریبا هم جهت با میدان مغناطیسی را نشان می دهند. لایه نشانی با استفاده از میدان مغناطیسی روش جالبی است که می توان از آن برای هم جهت نمودن تعداد بسیاری زیادی از نانوسیم ها در یک آزمایش استفاده کرد. با این حال، در غیاب میدان مغناطیسی، نانوسیم ها به طور تصادفی ولی در گروه های کوچک ( حوزه مغناظیسی) بر روی زیرلایه های شیشه ای جهت گیری داشتند. حوزه ها در تک لایه هایی که با حضور میدان خارجی لایه نشانی شدند هم وجود داشتند اما جهت نانوسیم های مغناطیسی در حوزه ها با میدان مغناطیسی اعمال شده موازی است. ما در این پایان نامه علاوه بر این که برای اولین بار موفق به لایه نشانی نانوسیم های مغناطیسی عامل دارشده و نشده با حضور و بدون حضور میدان مغناطیسی شده ایم همچنین توانسته ایم تعداد زیادی نانوسیم را به مساحت های بزرگی از زیرلایه جامد منتقل کنیم و دولایه از نانوسیم های مغناطیسی را روی زیر لایه های شیشه ای قرار داهیم. ارزانی قیمت، سرعت عمل بالا، لایه نشانی در مساحت های بزرگ و همچنین تنوع در مورفولوژی تک لایه ها از اهمیت ها و مزایای روش لانگمویر- بلاجت هستند.

تداخل، برهم کنش بین دو یا چند موج است که شدت موج برآیند حاصل از این برهم کنش، از شدت هر کدام از امواج شرکت کننده در تداخل متفاوت می باشد. به طور کلی، هر زمان که دو موج بر هم نهاده شوند، توزیع شدتی می یابند که این توزیع شدت به عنوان الگوی تداخل شناخته می شود. این امواج می توانند امواج روی سطح آب یا امواج صوتی و هم امواج نوری باشند به شرطی که امواج با هم اختلاف فاز ثابتی داشته باشند. به طور کلی در این پایان نامه، به ساخت و بررسی نانوساختارها روی سطوح جامد می-پردازیم. در این پژوهش به کمک لیتوگرافی تداخل لیزری نانوساختارهای متنوعی را که با برنامه نویسی متلب از قبل شبیه سازی شده است، ساخته می شوند. در این لیتوگرافی تداخل لیزری (LIL) که در آن دو یا چند پرتوی همدوس لیزر، بر روی یک بستر پوشیده از ماده ی حساس به نور (فوتورزیست) با هم تداخل می کنند. این تکنیک لیتوگرافی به الگوی نوشتن بر روی فیلم های فوتورزیستی بر پایه ی تداخلات سازنده و ویرانگر استوار است. لیتوگرافی تداخل لیزری یک روش سریع، ارزان و بدون ماسک است که می تواند برای ساخت نانوساختارهای بدون نقص دوره ای با انعطاف پذیری بالا در مساحت های بزرگ مورد استفاده قرار گیرد. آرایش های مختلفی برای لیتوگرافی تداخل لیزری وجود دارد. با این حال، پیکربندی مورد استفاده در این پژوهش، آرایش آینه لوید است. در این لیتوگرافی تداخل لیزری از یک لیزر با طول موج خاصی استفاده می کنیم که بخشی از این نور مستقیم به نمونه برخورد کرده و بخش دیگر آن تحت زاویه ای به آینه می-تابد، حال باریکه ای از نور که به آینه تابیده، از سطح آن بازتاب می یابد و با باریکه ی دیگری که به نمونه برخورد کرده تداخل می کند و همین تداخل باعث به وجود آمدن ناحیه هایی با شدت کم و زیاد می گردد که همان نقشه ای تداخلی هستند. سپس این طرح های ساخته شده در آزمایشگاه را با آن چه در برنامه نویسی متلب شبیه سازی کرده ایم، مقایسه می کنیم.

توری موجبری یک اختلال داخل یا بر روی موجبرهای تخت یا کانالی است که پاشندگی یا هدایت نور را کنترل می کند. جفت شدگی مدها وظیفه ی اصلی توری های موجبری است که تحت شرایط خاصی، انتقال توان را مابین مدهای هم راستا با مرتبه مدهای متفاوت ویا میان مدهای هدایتی غیر همسو و همچنین میان مدهای هدایتی و تابشی امکان پذیر می سازد. توری های ساخته شده بر روی مرز فیلم-پوشش موجبرهای دی الکتریکی کاربردهای زیادی از جمله حسگرها ، فیلترهای اپتیکی با پهنای باند نازک، لیزرهای بازخورد توزیع شده، کنترل سرعت گروه و تطابق فازی در مواد غیر خطی در زمینه ی اپتیک و فوتونیک پیدا کرده اند. فرآیند ساخت مواد چپگرد در سال های اخیرمنجر شده است که محققین به دنبال پیدا کردن کاربردهای متفاوتی از این مواد باشند. بررسی تئوری رفتار این ساختار و ابزارهایی که شامل فراماده می باشند بطور بالقوه ای موضوع مفیدی است که می تواند منجر به طراحی وسایل اپتیکی جدید و همچنین افزایش کارایی آنها شود. ما بر این اعتقادیم که یکی از کاربردهای مواد چپگرد که تاکنون بطور کامل بررسی نشده است، توانایی هدایت امواج در توری های موجبری می باشد. یک توری موجبری که به عنوان اختلال کوچکی بر روی یک موجبر کامل در نظر گرفته می شود و همچنین اثرات تغییرات ضریب شکست بر روی مدهای هدایتی در ناحیه ی توری مطالعه شده است. به منظور توضیح انتقال انرژی میان مدهای ساختار اصلی، دو معادله ی مد جفت شده به کمک تئوری اختلال به دست میآید. روابط تعمیم یافتهای برای ضرایب جفت شدگی طولی و عرضی توری موجبری فیلم نازک به دست می آید که برای توری موحبری ساخته شده از هر دو مواد معمولی و فراماده می تواند استفاده شود. برای تاکید بیشتر خواص غیرمعمول توری های موجبری ساخته شده از فراماده، بطور عددی ضرایب جفت شدگی توریهای موجبری ساخته شده از پوشش یا فیلم فراماده را به دست می آوریم و با یک موجبر ساخته شده از مواد معمولی مقایسه می کنیم. ما نشان داده ایم که ضرایب جفت شدگی توری های موجبری ساخته شده از فراماده، بیشتر از دو یا سه مرتبه افزایش می بابد. در حالیکه ضریب جفت شدگی طولی یک توری موجبری در حالت TE صفر می باشد، ما گزارشی مبنی بر غیر صفر بودن آن در توری موجبری با فیلم یا پوشش ساخته شده از فراماده می دهیم. خصوصا برای مدهای TE، ما نشان می دهیم که برای نسبت خاصی از ضریب گذردهی الکتریکی زیرلایه به پوشش، ضریب جفت شدگی مد اصلی تنها در یک محدوده ی خاصی از ضخامت وجود دارد. برای مدهای TM، ما نشان می دهیم که ضرایب جفت شدگی مد اصلی وجود ندارد و مد اول نیز در ضخامت نازکی از فیلم محدود می شود و قادر به جفت شدن به مدهای دیگر نمی باشد. وجود هر دو ضریب جفت شدگی طولی و عرضی، تبهگنی دوگانه ی مدها و ضرایب جفت شدگی در نزدیکی ضخامت قطع از دیگر ویژگی های غیر معمول ساختار ارائه شده می باشد

اخیرا نانوصفحه های طلا به دلیل کاربردهای گسترده و همچنین پایداری فیزیکی و شیمیایی و رسانایی فوق العاده مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته اند. در این پایان نامه ابتدا با روش رفلاکس شیمیایی (پلی ال) نانوصفحه های طلا سنتز شدند سپس با دودکانتیول عاملدار شد تا روی آب شناور بمانند. لایه نشانی با سیستم لانگمویر-بلاجت انجام شده است. لایه نشانی با کنترل پارامترهای دما، سرعت مانع ها و سرعت بیرون کشیدن زیرلایه (در اینجا لام شیشه ای) انجام شد. سرعت حرکت مانع ها 5 میلی متر بر دقیقه و بیرون کشیدن زیرلایه با سرعت 1 میلی متر بر دقیقه مورد UV-Vis و EDAX ،FE-SEM انجام گرفت. تک لایه ی لایه نشانی شده به تکنیک های شناسایی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که تک لایه های با کیفیت مناسب روی سطح لام قرار گرفته است. در بخش دیگر این کار از نانوصفحات لایه نشانی شده برای طراحی و ساخت حسگر بر پایه آپتامر و برای تشخیص یون جیوه در مقادیر بسیار کم و بر پایۀ تکنیک های مانند جذب، نشر فلورسانسو هم چنین رنگ سنجی با استفاده از دستگاه گوشی هوشمند مورد ارزیابی (T) قرار گرفت. برای این منظور ابتدا نانوذرات طلا با مولکول تیونین و آپتامر غنی از تیمین طراحی شده برای یون جیوه اصلاح شد و سطح لام لایه نشانی شده با نانوصفحات طلا با آپتامر پروب Hg2+ مکمل اصلاح شد و با مجاورت این دو، پروب کاملی بدست آمد. با افزایش یون از هم باز شد. و نانوذرات طلای اصلاح شده با تیونین آزاد شد. و از این طریق غلظت جیوه با روش های اندازه گیری جذب، نشر فلورسانسو نیز رنگسنجی با گوشی هوشمند انجام شد. نتایج و فلورسانسقادر است که جیوه را در محدوده ی UV-Vis بدست آمده نشان می دهد که تکنیک از غلظتفیمتومولار تا میکرومولار شناساسی کند. هم چنین عملکرد آن در حضور یون های مزاحم بررسی شده و مزاحمت قابل توجهی برای اندازه گیری جیوه در حضور سایر کاتیون های مشابه مشاهده نشد که نشان دهنده انتخاب پذیری حسگر پیشنهادی می باشد.

نانوذرات مغناطیسی جزء رایج ترین و کاربردی ترین انواع نانوذرات می باشند. در سال های اخیر مطالعات زیادی در مورد این نانوذرات انجام شده و دستگاه های بسیاری برای اندازه گیری خواص آن ها ساخته شده اند. از میان روش های سنتز نانوذرات مغناطیسی ، روش هم رسوبی دارای بازده خوبی بوده و متاثر از پارامترهای بیشتری می باشد. در این پایان نامه، نانوذرات سوپرپارامغناطیس اکسیدآهن (Fe3O4) یا مگنتیت، با روش هم رسوبی شیمیایی سنتز و پس از آن بوسیله استئاریک اسید عامل دار شدند. سپس لایه های نازک لانگمویر- بلاجت نانوذرات اکسیدآهن، در حضور و غیاب میدان مغناطیسی، در فشارهای سطح 5، 15، 25، 35 و 45 میلی نیوتن بر متر، ساخته شده و مشخصه یابی شدند. شناسایی و تعیین مشخصات نمونه های ساخته شده با استفاده از دستگاه های طیف سنج تبدیل فوریه فروسرخ (FT-IR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، مغناطیس سنج نیروی گرادیان متناوب (AGFM) و طیف سنج جذبی مرئی- فرابنفش (Uv-vis) انجام شد. هم چنین نمودارهای فشار سطح بر حسب مساحت تشتک، در هنگام ساخت لایه های نازک لانگمویر- بلاجت نانوذرات اکسیدآهن، در فشارهای مختلف، در حضور و غیاب میدان مغناطیسی رسم شدند. با توجه به طیف تبدیل فوریه فروسرخ، تشکیل پیوند Fe-O مربوط به نانوذرات اکسیدآهن محرز شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که نانوذرات مگنتیت عامل دار شده دارای شکل کروی با میانگین قطر 21 نانومتر می باشند. نتایج مربوط به اندازه گیری حلقه های پسماند نشان می دهد که حضور میدان مغناطیسی در هنگام ساخت لایه های نازک لانگمویر- بلاجت نانوذرات مگنتیت، در فشار سطح ثابت، باعث افزایش میدان وادارندگی نمونه ها می شود. مقدار کم میدان وادارندگی نمونه ها نشان می دهد که آن ها ابرپارامغناطیس می باشند. در طیف جذبی مرئی- فرابنفش لایه نازک لانگمویر- بلاجت نانوذرات مگنتیت عامل دار شده، پیکی مشاهده نشد.

در سال های اخیر تحقیقات و مطالعات در حوزه نانو فناوری سرعت رو به رشدی داشته است. علم و فناوری نانو توانایی به دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانومتری و قابلیت بهره برداری از خواص و پدیده های این بعد در مواد، ابزارها و سیستم های نوین را دارد هنگامی که اندازه یا بعد یک ماده به طور پیوسته از ماکروسکوپیک مانند یک متر یا یک سانتیمتر، به اندازه های خیلی کوچکتر کاهش می یابد رفتار مواد در ابتدا بدون تغییر باقی می ماند، سپس تغییرات کوچکی پیدا می کند، تا سرانجام هنگامی که اندازه به زیر صد نانومتر می رسد، تغییرات چشمگیری در خواص می توانند اتفاق بیفتند. اگر تنها یک بعد تا مقیاس نانو کاهش یابد، ساختار به دست آمده چاه کوانتومی نام دارد و چنانچه فقط دو بعد کاهش یابد، ساختار بهدست آمده سیم کوانتومی نام دارد. مورد آخر از این فرآیند کاهش اندازه، که در آن هر سه بعد تا مقیاس نانو کوچک می شوند، نقطه کوانتومی نامیده می شود. نانوسیم ها به طور ویژه در مطالعات علوم نانو و کاربردهای فناوری نانو مورد توجه هستند. سیم به جسمی اطلاق میشود که در یک بعد گسترش یافته باشد. چنانچه سیمی با قطری در مقیاس نانو باشد، نانوسیم نامیده می شود. نانوسیم ها دارای خواص مکانیکی، مغناطیسی، نوری و الکترونیکی منحصر بفردی می باشند و به همین دلیل به کارگیری وسایل و تجهیزاتی که از انواع نانوسیم ها در اجزایشان استفاده می شود، نوید بخش ظهور تراشه های رایانه ای با سرعت محاسباتی بالا، ساخت وسایل پزشکی جهت تشخیص انواع بیماری ها، بهبود و اصلاح کارت های هوشمند و نمایشگرهای کریستال مایع(LCD) می باشد و همچنین در الکترونیک نوری، سنجش مولکولی و در تولید حسگرهای شیمیایی و نانو الکترونیک و سلول های خورشیدی کاربرد دارد. پیشرفت های اخیر در صنایع الکتریکی و مغناطیسی، پزشکی، زیست فناوری به کمک علم نانو موجب گسترش تحقیق در حوزه مواد نانوساختار مانند نانوسیم ها شده اند. حسگر یک نوع مبدلی است که یک کمیت فیزیکی را به یک سیگنال قابل مشاهده (با چشم یا با ابزارهای الکترونیکی) تبدیل می کند. یک حسگر ایده آل باید دارای ویژگی هایی چون گزینش پذیری، حساسیت، دارای زمان پاسخ و بازیابی سریع، پایداری و طول عمر مناسب باشد. در کنار موارد ذکرشده می توان به گستره پاسخ خطی وسیع، اندازه کوچک و مقرون به صرفه بودن از نظر تولید انبوه نیز اشاره کرد. در اوایل قرن نوزده لانگمویر و بلاجت خواص منحصر بفرد فیلم های نازک را کشف کردند. لانگمویر یک تک لایه اتمی را روی یک زیر لایه جامد لایه نشانی کرد و چند سال بعد بلاجت توانست تعداد لایه اتمی بیشتری را لایه نشانی کند. ایجاد تک لایه اساساً در فصل مشترک بین فاز مایع و فاز گازی صورت می گیرد و از یکنواختی و نظمی در مقیاس مولکولی برخوردار هستند. یک فیلم لانگمویر-بلاجت مجموعه ای از تکلایه ها با ضخامت یک مولکول است. این فیلم ها دارای خواص متنوع الکتروشیمی و فوتوشیمی هستند. روش لانگمویر- بلاجت یکی از معمول ترین روش های ساخت لایه های نازک آلی می باشد. در این روش ابتدا محلول آلی در یک حلال مثل کلروفرم حل شده، سپس به آرامی روی سطح آب خالص موجود در یک تشت چکانده می شود تا محلول به طور یکنواخت روی سطح مایع پخش گردد. پس از تبخیر شدن حلال، مولکول های ماده ی آلی را که روی سطح آب قرار دارند به کمک دو میله که با سطح آب در تماس هستند به یکدیگر نزدیک می کنیم و در یک فشار سطحی مشخص، زیرلایه جامد در آن فرو برده می شود. در این فرآیند یک لایه مولکولی روی سطح زیرلایه نشانده می شود و درهنگام خروج یک لایه دیگر روی زیر لایه جامد قرار می گیرد. انتقال تک لایه به زیرلایه جامد به عوامل زیادی از جمله جهت و سرعت حرکت زیرلایه، فشار سطح و دما وابسته است روش های ساخت نانوسیم ها شامل رسوب دهی بخار شیمیایی، سولووترمال ، هیدروترمال ، پلی ال و روش های استفاده از قالب و... هستند. در این پژوهش برای ساخت نانوسیم ها از روش پلی ال استفاده می نماییم. ما در این پایان نامه قصد داریم: الف) به روش لانگمویر- بلاجت نانوسیم های نقره به صورت یک تک لایه روی سطوح جامد منتقل کنیم. ب) در مرحله بعد از تک لایه نانوسیم های لایهنشانی شده به روش لانگمویر- بلاجت به عنوان بستری مناسب برای انباشت آنزیم استفاده خواهد شد.

میکروسکوپ فلورسنس در بررسی و مطالعه زیست شناسی مولکولی نقش بسزای داشته است. امروزه تصویربرداری فلورسنس به عنوان یک ابزار اصلی در زیست شناسی، مخصوصا در مطالعه پدیده های مرتبط با غشائ سلولی، شکل سلول، حرکت سلول و چسبندگی موضعی سلول در نظر گرفته می شود. دانستن اصول و قوانین مربوطه بسیار مفید خواهد بود. مطالعه ناحیه تماس با زیر لایه و بررسی پدیده های مربوط به زیست شناسی سلولی در سال های اخیر رشد سریعی داشته است. و اهمیت تصویربرداری از این پدیده ها باعث رشد پدیده های متفاوتی در این زمینه شده است. که از جمله ی آن می توان به اختراع میکروسکوپ میدان میرا اشاره کرد. در این میکروسکوپ میدان میرا برای تحریک فلوروفورها مورد استفاده قرار می گیرد. این فلوروفورها فقط در یک ناحیه محدود در نزدیک سطح مشترک زیر لایه و نمونه تحریک می شوند. این ویژگی موجب شده است که میکروسکوپ میدان میرا به یک ابزار توانمند برای مطالعه ی پدیده های زیست شناسی سلولی تبدیل شود و در خیلی از کاربردها از جمله مطالعه نواحی تماس با زیر لایه، اسپکتروسکوپی تک مولکولی نزدیک سطح و بررسی دینامیک سلول های زنده با قدرت تشخیص بالا نقش مهمی را ایفا کند. حدود چهار دهه پیش روش (IRM) باعث پیشرفت خوبی در مطالعه ناحیه تماس سلول با زیر لایه شد. در این روش یک باریکه نور بر یک قطعه شیشه اپتیکی شفاف و بعد از باز تابش های متوالی از لایه ها و سطح مشترک های متفاوت، به نمونه برخورد می کند و آن را روشن می کند. اما این روش مشکلات و کاستی هائی دارد، از جمله ارائه ندادن اطلاعات روشن وکافی در مورد ابعاد و خصوصیات ذاتی سلول و زیرلایه، یک روش جایگزین مناسب برای IRM میکروسکوپ فلورسنس باز تابش داخلی کلی(TIRFM) است. این ابزار و روش توانمند ابتدا در زیست شناسی سلولی مورد استفاده قرار گرفت، همچنین این روش در مطالعه ناحیه تماس سلولی با زیر لایه و ارائه کیفی نقشه و توپوگرافی آن مورد استفاده قرار گرفته است. این روش دارای کاربردهای فراوانی در زمینه های مختلف می باشد. از جمله تصویر برداری از ناحیه سلول های زنده با زیر لایه، بررسی دینامیک سلولی در ناحیه تماس، میکروسکوپی تک مولکولی، مطالعه کوانتومی دات ها ، بیو شیمی و اسپکترومتری. تحریک مولکول های فلورسنس توسط میدان میرا می تواند به وسیله موجبرهای تخت هم انجام گیرد که در آن محیط مایع، لایه رویه موجبر را تشکیل می رهد. موجبر ها ساختارهای اپتیکی هستند که برای محدود کردن و هدایت امواج الکترو مغناطیسی مورد استفاده قرار می گیرند. در این راستا یک جایگزین مناسب برای روش TIRFM می تواند میکروسکوپ فلورسنس میدان میرای موجبر (WEFFM) باشد. که میکروسکوپی است مانند TIRMF از میدان میرا برای تحریک فلوروفورها استفاده می کند. از WEFFM برای تصویر برداری از فیلم های بسیار نازک و سلول های زنده که روی سطح موجبر قرار دارند، مطالعه ناحیه تماس سلول های زنده، دینامیک مربوط به سلول ها تعیین فاصله سلول از سطح موجبر، بررسی توزیع و غلظت فلورو فلورها نزدیک سطح استفاده شده است. در این تکنیک موجبرها که اصلی ترین نقش را ایفا می کنند به عنوان زیر لایه های میکروسکوپی مورد استفاده قرار می گیرند. میکروسکوپ میدان میرای موجبری دارای قدرت تشخیص نانومتری در راستای قائم است. این بدان معناست که قدرت تشخیص این میکروسکوپ در مقایسه با میکروسکوپ هایی غیر میدان میرا بسیار بالاست. ساختارهای رزونانسی همانطوری که از اسم شان پیداست یک تشدید کننده یا تقویت کننده، از جمله تقویت کننده شدت میدان الکتریکی هستند و کاربردهای بسیار زیادی از جمله در میکروسکوپ های میدان میرای موجبری دارند. در این پایان نامه می خواهیم نتایج ناشی از بررسی ساختارهای رزونانسی را با استفاده از کدها و نمودارها مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم.

امواج الکترومغناطیسی در برهمکنش با اجسام به آنها نیرویی وارد می کنند که به آن نیروی اپتیکی گفته می شود. می توان از نیروی اپتیکی برای دستکاری و حرکت ذرات ریز بدون تماس فیزیکی با آنها استفاده کرد. برای تقویت فشار اپتیکی می توان از ساختارهای تشدیدی استفاده کرد. ساختارهای تشدیدی مهم برای تولید فشار اپتیکی، ساختار تشدید پلاسمون سطحی و ساختار تشدیدی موجبری هستند. فشار اپتیکی افزایش یافته می تواند برای دستکاری، طبقه بندی و سرعت دهی در انواع مختلف نمونه، طراحی دستگاه های اپتو – مکانیکی، آینه های اتمی و کاهش زمان تصویر برداری در میکرسکوپ های میدان میرا ، بدون گرم کردن و آسیب رساندن به آنها استفاده شود. هدف این رساله به دست آوردن فشار اپتیکی بین دو صفحه ی تخت و یا یک صفحه ی تخت و یک ذره ی کروی ریز در ساختارهای مختلف تشدیدی و دستیابی به فشار اپتیکی بیشینه ( نسبت به پژوهش های قبلی ) برای دستکاری و حرکت آنها است. ابتدا برای تقویت فشار اپتیکی وارد بر سلول، ساختار تشدید موجبری معرفی می شود. از فشار اپتیکی تقویت شده، می توان به عنوان یک ابزار غیر مخرب برای ایجاد تغییرات قابل اندازه گیری در فاصله جدایی سلول - زیرلایه ، در حدود 6 نانومتر استفاده کرد . برای محاسبه تغییر فاصله سلول- زیرلایه ، فیلم دی الکتریک سه لایه ای به عنوان مدلی برای سلول گسترش یافته و چسبیده به زیرلایه اش، که به وسیله ی فنرهایی به زیر لایه متصل شده است در نظرگرفته می شود. هم چنین، با افزودن لایه ی فراماده و لایه هایی از گرافن بر روی فلز می توان فشار اپتیکی بر صفحات تخت و نیروی اپتیکی بر ذرات را افزایش داد. برای تقویت فشار اپتیکی وارد بر یک نمونه دی الکتریک، یک ساختار تشدیدی با استفاده از گرافن بر روی فلز معرفی و به طور تئوری تحلیل می شود. تعداد لایه های گرافن، ضخامت فلز و نمونه برای دستیابی به بیشینه ی فشار اپتیکی بهینه می شوند. اثرات سه نوع فلز( طلا، نقره و مس) بر روی فشار اپتیکی بررسی می شود. نتایج نشان از افزایشی در حدود 5 مرتبه در فشار را در مقایسه با ساختار های تشدیدی معمولی فلز- فیلم دارد. ساختار تشدیدی دیگری که برای تقویت میدان میرا معرفی می شود، ساختاری جدید شامل منشور، فلز ، فراماده و چند لایه گرافن است. محاسبات برای سه طول موج مختلف نور فرودی( 532 نانانومتر، 639 نانومتر و 690 نانومتر) انجام می شود. تعداد لایه های گرافن، ضخامت فلز و فراماده برای دستیابی به بیشینه ی فشار اپتیکی بهینه می شوند. بیشینه ی مقدار فشار اپتیکی وارد بر نمونه نشان می دهد که فشار اپتیکی در حدود یک مرتبه بیشتر از ساختار فاقد فراماده است.

در این پایان نامه، مدل تئوری برای یک تقویت کننده ی نوری نیمرسانای نقطه کوانتومی QDSOA ارائه می شود. دینامیک حامل ها در حالت های انرژی پیوستار، برانگیخته و پایه به همراه لایه ی مرطوب (WL)در مدل در نظر گرفته می شود. تاثیر شمول تراز برانگیخته ی دوم (ES2)برای اولین بار، با بهترین دانش نویسنده، در مدل QDSOA ارائه شده در نظر کرفته می شود. این فرض ممکن است، اگر ناحیه ی فعال QDSOA به گونه ای رشد یابد که حضور ES2 از ترازهای بالاتر و WL قابل تمییز باشد. به علاوه، اثر پهن شدگی غیرهمگن ناشی از توزیع اندازه ی نقاط و اثر پهن شدگی همگن تک نقطه ی کوانتومی (QD) در طیف بهره ی نوری، با گروه بندی QDها بر اساس فرکانس تشدید نوری آن ها نیز در مدل در نظر گرفته می شود. همچنین، گروه بندی مدهای فوتون در مدل در نظر گرفته می شود. بهره ی نوری QDSOA با استفاده از روش ماتریس چگالی محاسبه می شود. معادلات آهنگ جفت شده به همراه معادلات انتشار پالس نوری به صورت عددی حل می شوند. نشان داده می شود که بهبود عملکرد QDSOA با در نظر گرفتن ES2 در معادلات آهنگ ممکن می شود. اشباع بهره در چگالی های جریان تزریقی مختلف برای قطارهای پالس با نرخ بیت های مختلف بدست می آید. نشان داده می شود که زمان واهلش حامل ها نقش مهمی در چگونگی تقویت و پردازش سیگنال ایفا می کند. نتایج نشان می دهد که QDSOA می تواند برای دستگاه های پردازش سیگنال با نرخ بیت های فوق بالا (تا Gbps 450) با اعوجاج موج قابل چشم پوشی و بازیابی بهره ی سریع استفاده شود. در ادامه، طیف گسیل خودبه خودی تقویت شده ASEو شکل نویز NFدر حضور ES2 بدست می آید. نشان داده می شود که ASE دارای سه پیک است که مربوط به ترازهای پایه، برانگیخته ی اول و برانگیخته ی دوم هستند. تاثیر افزایش توان ورودی بر کاهش NF نیز، نمایش داده می شود. نشان داده می شود که ASE و NF تقویت کننده می توانند در مدل سازی QDSOA با توان های ورودی بالا نادیده گرفته شوند. در نهایت، مدل سازی مدولاسیون بهره ی متقابل با نرخ بیت های فوق بالا تا Gbps 450 در حضور ES2 نشان داده می شود. در حضور ES2، زمان بازیابی و اشباع بهره کاهش می یابد و بنابراین، قطارهای پالس با نرخ بیت های فوق بالا می توانند با اثر الگو و اعوجاج موج قابل چشم پوشی مدوله شوند. همچنین، تاثیر افزایش چگالی جریان و کاهش طول عمر واهلش حامل ها برای نمایش

تله اندازی نوری روش مناسبی برای دستکاری و کنترل اشیاء در مقیاس های نانو تا میکرومتر است. پیکربندی های مختلفی برای شکل دهی جبهه های موج یک موج الکترومغناطیسی برای کاربردهای خاصی در تله اندازی نوری طراحی شده اند. انبرک های اپتیکی تداخلی روش موثری برای ایجاد شبکه های اپتیکی دوره ای و دستکاری مستقل تعداد زیادی از ذرات فراهم می کنند. استفاده از میدان های میرا نیز برای تله اندازی ذرات مورد توجه بسیاری قرار گرفته است زیرا آن ها مزیت هایی نسبت به امواج رونده دارند. در این رساله، دو نوع انبرک اپتیکی تداخلی چند باریکه ای، انبرک اپتیکی تداخلی موج رونده و موج میرا، پیشنهاد و بررسی شدند. با توجه به ابعاد ذره در مقایسه با طول موج فرودی، از تئوری ریلی (برای ذرات کوچک) و تئوری باریکه دلخواه (برای ذرات بزرگتر) برای توصیف نیروی عمل کننده بر ذره استفاده شد. اثرات پارامترهای مختلفی مانند تعداد باریکه های تداخلی N و حالت قطبش باریکه های فرودی بر توزیع شدت و نمایه انرژی پتانسیل ذره بررسی شدند. این نتیجه به دست آمد که با استفاده از این پیکربندی های تداخلی انواع بسیار گوناگونی از شبکه های اپتیکی با تقارن های چرخشی N گانه و طرح های پیچیده می توانند ایجاد شوند. نتایج عددی نشان می دهند که با افزایش تعداد باریکه های تداخلی طرح های حلقه حلقه با ویژگی های محصورسازی خوبی قابل دستیابی هستند. به علاوه، با افزایش تعداد باریکه های تداخلی تله نوری با گرادیان شدت بزرگتر و چاه پتانسیل عمیق تر می توانیم ایجاد کنیم که برای تله اندازی ذرات کوچک ریلی یک مزیت به شمار می رود. در حالت قطبش p، نمایه شدت در مبدا به یک بیشینه می رسد درصورتی که برای قطبش s، یک توزیع شدت با مرکز تاریک در مبدا داریم که با حلقه مدور روشن بسیار کوچکی محصور شده است. در هر دو پیکربندی موج رونده و میرا، با افزایش زاویه فرود باریکه های فرودی یک لکه روشن با ابعاد کمتر از طول موج (فراتر از حد پراش) می تواند به دست آید. در پیکربندی میدان میرا، افزایش نسبت ضریب شکست محیط فرودی به محیط شکستی حتی یک لکه روشن کوچکتر نیز ایجاد می کند. یک ساختار تشدیدی چندلایه ای شامل یک لایه فلزی و گرافن چندلایه ای نیز برای افزایش نیروی وارد بر یک میکروذره پیشنهاد شد. ضخامت لایه فلزی و تعداد لایه های گرافن برای دستیابی به بیشترین نیروی اپتیکی بهینه شدند. این نتیج

تغییر و تعدیل شدت ناشی از دو یا چند باریکه ی نور را تداخل می گویند. به عبارتی تداخل نوری را می توان برهم کنش دو یا چند باریکه دانست که دامنه و شدت برآیند، از مجموع دامنه ها و شدت های جداگانه ی هریک از این دو باریکه متفاوت است. پژوهش حاضر به بررسی نانو ساختار ها روی سطوح جامد می پردازد. ما در این پروژه به کمک روش لیتو-گرافی تداخل لیزری توانستیم نانو ساختار های متنوع را در مساحت های بزرگ تولید کنیم. در لیتو گرافی تداخل لیزری دو یا چند باریکه بر روی زیر لایه ای جامد که با ماده ای حساس به نور پوشانده شده است، تداخل می کنند. لیتو گرافی تداخل لیزری به روش های مختلفی انجام می-شود. در میان این روش های مختلف از آینه ی لوید بیشترین استفاده شده است. در این روش آینه و نمونه به صورت عمود بر هم قرار دارند که تحت تابش نور با طول موج خاصی قرار می گیرند،پرتو بازتابیده از سطح آیینه با پرتو فرودی روی نمونه تداخل می کنند و نواحیی نواری شکل با شدت کم و زیاد روی نمونه ایجاد می شوند. بادوران نمونه حول محور عمود بر آن و تابش مجدد لیزر بر نمونه طرحی دیگر ایجاد می شود. با افزایش تعداد تداخل ها تعداد طرح ها یی زیادی را می توان بدست آورد. در نهایت اگر تعداد پرتودهی ها افزایش پیدا کند در قسمت مرکزی طرح ها، حلقه ها یی مشاهده خواهیم کرد که تعداد آن ها با افزایش تعداد پرتودهی ها افزایش می یابد. ما دراین رساله قصد داریم با استفاده از اصل برهم نهی معادلات لازم برای تداخل دو پرتو را بدست آوریم سپس با استفاده از ماتریس دوران و اصل برهم نهی شکل طرح ها ی چند پرتودهی را پیش بینی می کنیم در نهایت به کمک برنامه ی کامپیوتری مجموعه ای از طرح ها یی با زاویه ی چرخش مختلف را شبیه سازی و دسته بندی می کنیم. همچنین در آزمایشگاه با طراحی مجموعه تجربی که تشکیل شده است از لیزر، لیزر شاتر، لنز، پین هول، نگهدارنده ی آینه و نمونه می توانیم با انجام مراحل مختلف آزمایش نانو ساختار ها یی را ایجاد کنیم که با افزایش تعداد پرتودهی ها طرح ها یی متقارن و زیبا به وجود می آیند. در این بررسی موج فرودی روی آینه و نمونه را تخت در نظر می گیریم.

در سال های اخیر تحقیقات و مطالعات در حوزه نانو فناوری سرعت رو به رشدی داشته است. نانوسیم ها به طور ویژه در مطالعات علوم نانو و کاربردهای نانو تکنولوژی مورد توجه هستند. نانوسیم ها، در مقایسه با دیگر سیستم های نانو مقیاس، دارای دو جهت کوانتومی با بعد نانو و یک جهت بزرگ مقیاس هستند. این ویژگی ها امکان استفاده از نانوسیم ها در کاربردهایی که نیازمند رسانش الکترونی به جای انتقال به صورت کوانتومی است را می دهد. روش لانگمویر – بلاجت یکی از معمول ترین روش های ساخت لایه های نازک آلی می باشد. در این روش ابتدا محلول آلی در یک حلال مثل کلروفرم حل می شود و سپس به آرامی روی سطح آب خالص موجوددر یک تشتک می چکانیم تا محلول به طور یکنواخت روی سطح مایع پخش شود. پس از تبخیر شدن حلال به کمک دو میله که با سطح آب در تماس هستند مولکول های ماده ی آلی را که روی سطح آب قرار دارند به هم نزدیک می کنیم و در یک فشار سطحی معین زیر لایه ی جامد را در آن فرو می بریم در این فرآیند یک لایه ی مولکولی روی سطح زیر لایه جامد نشانده می شود و در هنگام خروج یک لایه ی دیگر روی زیر لایه جامد قرار می گیرد. در این پژوهش به کمک دو روش هیدروترمال و ال پی نانوسیم هایی ساخته شدند. که در روش ال پی نانوسیم هایی با قطر 130 نانومتر و طول 87/13 میکرومتر بهترین نتیجه بدست آمده بود. همچنین به کمک اولئیک اسید که یک ماده ی ارزان می باشد نانوسیم های نقره عاملدار شدند. مطالعات تشخیصی شامل FTIR، آنالیز عنصری و جذب UV ثابت کردند که نانوسیم های ما به درستی عاملدار شده اند. و پس از آن به کمک دستگاه لانگمویر – بلاجت لایه نشانی روی زیر لایه جامد در فشارهای مختلف انجام شد. و نتایج میکروسکوپ الکترونی تایید کننده ی انباشت های موفق این روش بوده است.

در سالهای اخیر با ارایه ی نوع جدیدی از مواد و سازه های بشری که در آنها ضرایب گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی به طور هم زمان منفی هستند، فصل جدیدی در علوم فیزیک و مهندسی گشوده شده است. در این سازه ها میدان الکتریکی، مغناطیسی و بردار موج از قاعده ی دست چپ تبعیت می کنند که منجر به منفی شدن ضریب شکست در این محیط ها گشته است. این مواد را گاهی متامتریال یا مواد با ضریب شکست منفی نیز می نامند. در همین راستا مطالعه بر روی خواص و ویژگی های امواج الکترومغناطیسی هدایت شده در یک موجبر متامتریالی آغاز شد. از جمله این که با فرض موجبری با ضریب شکست ثابت و زیر لایه ی متا متریالی معادلات حاکم بر این موجبرها بر اساس پارامترهای نرمالیز شده استخراج و با کمک روش ترسیم منحنی های مربوطه، مدهای هدایتی تعیین شد. در این بررسی مدهای اولیه ی TE0 متفاوت از مدهای دیگر رفتار می کرد. ما در ای رساله موجبر های را مورد بررسی قرار می دهیم که با پوشش و زیر لایه ی متامتریالی، تیغه ی موجبری با ضریب شکست متغیر دارد. در این راستا ضریب شکست متغیر خطی و نمایی را برای فیلم موجبری فرض خواهیم کرد. معادلات پاشندگی بر حسب پارامترهای نرمال شده در این موجبر ها را اسخراج و به کمک ترسیم منحنی های ثابت انتشار بر حسب ضخامت، مدهای هدایتی را مشخص و با رسم میدانهای الکتریکی متناظر با هر مد شماره مد مورد نظر را بدست خواهیم آورد. در این بررسی ها فقط مد های هدایتی مورد نظر هستند.

در این پایان نامه موجبرهای ضریب پله ای تخت با ساختارهای معمولی، متفاوت و معکوس مورد بررسی قرار گرفت.

گستره دید را می شود به راه های مختلف و با استفاده از وسایل اپتیکی متعدد وسیعتر کرد. یکی از این وسایل اپتیکی میکروسکوپ می باشد. میکروسکوپ کاربردهای بسیار متنوع، متفاوت و گسترده ای، از آزمایشگاه های تشخیص طبی گرفته تا آزمایشگاه های زیست شناسی و کانی شناسی، در آموزش و پرورش و دانشگاه ها، در امور هنری و صنعتی از جمله صنایع الکترونیک دارد. همین گستردگی و تنوع کاربرد اهمیت روز افزون آن را نمایان می سازد. در سال های اخیر استفاده از تلفن همراه رشد بسیار چشمگیری داشته است. همچنین استفاده از دوربین وب کم بعنوان وسیله ای ساده، ارزان و قابل نصب بر روی کامپیوترهای مختلف، جهت برقراری ارتباط صوتی و تصویری به صورت زنده، فراگیر شده است، وب کم ها در ساده ترین شکل خود متشکل از یک دوربین دیجیتال هستند که به کمک یک نرم افزار به کامپیوتر و در نهایت به شبکه اینترنت متصل می شوند. ارزان بودن، سادگی کاربرد و ارسال تصاویر در زمان واقعی وب کم را به وسیله ای بسیار کاربردی در زمینه ارسال تصاویر در بستر اینترنت کرده است. با توجه به ورود مدل های جدید دوربین وب کم و گوشی تلفن همراه به بازار و از رده خارج شدن قدیمی تر ها و با نظر به اینکه تعداد زیادی از گوشی های تلفن همراه نیز دارای دوربین دیجیتال می باشند، لزوم استفاده مجدد از این وب کم و گوشی ها و بکار بردن آنها در ساختن وسائل دیگر سبب کاهش هزینه ها و همچنین آسیب رساندن کمتر به محیط زیست میت شود. در این پایان نامه سعی شده است تا با استفاده از دوربین دیجیتال تلفن همراه و وب کم مستعمل، و ترکیب آن با عدسی شیی و طراحی و ساخت پایه ای مناسب، با وسائل بازیافتی، برای استقرار قطعات، و اعمال تنظیمات مربوطه یک میکروسکوپ نوری ارزان، ساده و با کارائی مناسب ساخته شود. به عنوان اولین کاربرد از سلول های زیستی فیکس شده تصویر برداری و نتایج حاصله را با میکروسکوپ های موجود در آزماشگاه زیست شناسی دانشگاه کردستان مقایسه می کنیم. نکته مهم دیگری که باید لحاظ شود ایناست که ساخت این میکروسکوپ جنبه آموزشی دارد که می تواند مورد توجه دانشجویان، دانش آموزان و مراکز آموزشی قرار گیرد.

فشار اپتیکی یک باریکه ی لیزر برای به دام انداختن، جابه جا کردن، چیدن و شتاب دادن ذرات در ناحیه ی طول موج های مرئی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. که از جمله کاربرد های آن می توان به حرکت دادن و چیدن سلول ها، باکتری ها و ویروس ها اشاره کرد. در تمام کارهای قبلی در این زمینه فشار وارد بر یک فیلم نازک یا یک کره دی الکتریک با ضریب شکستی که بسیار بزرگتر از ضرایب شکست اجزای سلولی بوده، مورد بررسی قرار گرفته است. در این ‎‎ پایان نامه سعی داریم فشار وارد بر سلول های چسبیده به سطح را با یک ساختار سه لایه ای به جای یک لایه و با ضرایب شکست بیولوژیکی از طرف میدان میرای جفت شده با پلاسمون های سطحی در یک سیستم چند لایه (که شامل منشور ، یک سلول ، یک فیلم نازک فلزی و یک لایه دی الکتریک قرار گرفته بر روی وجه منشور می باشد. خود سلول از دو لایه غشاء و یک لایه سیتوپلاسم میانی تشکیل شده است که در آب غوطه ور است) و فشار وارد بر یک فیلم دی الکتریک نازک(نمونه) در یک سیستم چهار لایه ای(که شامل منشور ، یک لایه دی الکتریک با ضریب شکست پایین ، یک لایه دی الکتریک تشدیدی با ضریب شکست بالا و محیط نمونه می باشد) مورد بررسی قرار می دهیم. که با تابش موج الکترومغناطیسی تخت با قطبش ‎ ‎P ‎‎ ‎تحت‎ زوایای بزرگتر از زاویه ی حد به فصل مشترک منشور-دی الکتریک ، نور تابشی در این مرز دچار بازتابش داخلی شده و به درون منشور بازتابیده خواهد شد. با این پدیده موج وارد فیلم دی الکتریک نخواهد شد ولی یک میدان میرای کوتاه برد در آن به وجود می آید. در شرایطی که ثابت انتشار پلاسمون سطحی با موج میرا در سیستم چند لایه برابر باشد ، میدان میرا با پلاسمون سطحی جفت می شود ، این پدیده را تشدید پلاسمون سطحی می نامند. در این حالت یک میدان میرای تشدیدی در مرز های دو طرف سلول تولید شده و بر آن یک فشار اپتیکی وارد می کنند. در سیستم چهار لایه نیز در حالتی که میان باریکه ی نور تابشی و مدهای تشدیدی لایه ضریب شکست بالا تطابق فازی به وجود آید ، پدیده ی تشدید اتفاق می افتد. در نتیجه یک میدان میرای رزونانسی در مرز فیلم نمونه تولید شده و بر آن فشار وارد می کند.در این جا به بررسی این فشارهای وارد شده خواهیم پرداخت.

به دلیل اینکه نور حامل تکانه است، تغییر جهت نور به معنای این است که حتماً نیرویی مرتبط با این تغییر وجود دارد. نیروی اپتیکی با تبادل تکانه و انرژی بین فوتونها و ذرات تولید می شود. نیروی اپتیکی میدان میرا، برای به دام انداختن پروتئین ها و مولکول های واحد مفید است، و کاربردی بالقوه در دستکاری ذرات مسطح گونه نزدیک سطح دی الکتریک دارد. نیروی اپتیکی میدان میرای بازتابش داخلی کلی ناشی از منشور، تولید شده از پرتوهای گاوسی و تخت بر روی کره ها و فیلم های دی الکتریک در منابع دیگر بررسی شده است. به جای منشور می توان از یک موجبر برای تولید میدان میرا استفاده کرد.تاکنون از ساختار شامل موجبر استفاده نشده است. ما در این رساله به طور نظری، محاسبات فشار تابشی میدان میرای موجبر بر روی یک فیلم نازک دی الکتریک غوطه ور در مایع را انجام می دهیم. روش کار به این صورت است که ابتدا یک موجبر چند مده را طراحی می کنیم سپس میدان های الکترومغناطیسی در لایه های بالا و پایین نمونه را از تئوری محیط های چند لایه ای محاسبه می کنیم، و فشار اپتیکی میدان میرا بر روی نمونه را با استفاده از تانسور تنش ماکسول محاسبه می کنیم. با محاسبه ی فشار اپتیکی، اثرات فاصله ی فیلم نازک تا موجبر، ضریب شکست و ضخامت فیلم نازک و قطبش نور فرودی را بر روی فشار اپتیکی بررسی کرده و نمودارهای مربوط به آنها را ترسیم می نمائیم و نتایج را بیان می کنیم

حسگرها ابزارهای بسیار مفید و کارآمدی هستند که در پزشکی، زیست شناسی، مدارهای الکترونیکی، سیستم های ارتباطاتی بی سیم، شبکه های مخابراتی، اهداف نظامی کاربردهای فراوانی دارند. حسگرها می توانند بر مبنای اصول اپتیکی، فیزیکی، شیمیایی، فیزوالکتریکی، الکتروشیمیایی، گرمایی، مکانیکی و... ساخته شده و مواد را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند. در یک حسگر اپتیکی می توان با اندازه گیری میزان درخشندگی، قطبش پذیری و جذب سطحی، اندرکنش مواد را مطالعه نمود. علم اپتیک متجمع (IO)، قوانین و اصول لازم برای استفاده از موجبرها را در حسگرهای شیمیایی- اپتیکی تحت عنوان حسگرهای IOارائه می دهد. موجبرها ساختارهای اپتیکی هستند که برای محدود کردن و انتقال امواج الکترومغناطیسی استفاده می شوند. آنها نقش کلیدی را در حسگرهای مورد بحث ما ایفا می کنند. حسگر طیف سنجی مدی موجبری اپتیکی یک حسگر زیستی بسیار کارآمد در حوزه ی اپتیک متجمع می باشد. این حسگر زیستی کاربردهای فرآوانی در پزشکی و زیست شناسی سلولی و مولکولی دارد. اساس کار این حسگر به این صورت است که حضور محیط های مایع و گازی بر روی سطح حسگرِ موجبری (در محیط پوشش) باعث تغییر در ضریب شکست موثر مد تحریک شده می شود. باریکه ی نور از طریق یک توری پراش تحت زوایای خاصی وارد موجبر شده و بعد از انتشار، میدان میرایی را در سطح آن ایجاد می کند. این میدان میرا موادی که در تماس با سطح حسگر و در محیط پوشش قرار دارند را وارسی می نماید. حساسیت در حسگرهای اپتیکی که بر مبنای موجبرهای معمولی و معکوس ساخته شده اند در منابع دیگر به طور کامل بررسی شده است. ما در این رساله سعی داریم حساسیت های این نوع حسگر به تغییرات ضریب شکست موثر در نتیجه ی تغییر ضریب شکست محیط پوشش، تغییر در ضخامت لایه ی مولکولی جذب شده و هم چنین تغییر در ضریب شکست فیلم (در مورد موجبرهای میکرومتخلخل) بر حسب ضخامت فیلم موجبری را برای یک لایه ی پنج نانومتری در موجبرهای متقارن بررسی کرده و با توجه به نتایج حاصله، نمودارهای حساسیت این تغییرات را ترسیم نماییم. همچنین با مقایسه ی این نمودارها با انواع بدست آمده از حسگرهای موجبریِ معمولی و معکوس، ساختارهای مناسب موجبری را برای هر مورد حساسیتِ حسگری معرفی خواهیم

قدرت تفکیک یک میکروسکوپ به عنوان کمترین فاصله بین دو نقطه روی نمونه که می توانند از هم، تفکیک شوند، تعریف می شود. قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری در دو بعد به وسیله ی معیار رایلی محدود می باشد. کاملاً واضح است که معیار رایلی آمار گسیل فوتون داده های به دست آمده را نادیده می-گیرد. اخیراً رام و همکارانش از یک چهارچوب تصادفی برای تعیین قدرت تفکیک استفاده کرده اند که محدودیت های معیار رایلی را ندارد. آنها نشان دادند که قدرت تفکیک میکروسکوپ نوری معمولی محدود نمی باشد بلکه، تحت تاثیر شمار فوتون های آشکار شده، پیکسل بندی آشکارساز، بزرگنمایی سیستم نوری، نویزهای قابل خواندن آشکارساز، فوتون های پراکنده و چرخش دو ذره قرار می گیرد. میکروسکوپ فلورسنسی بازتابش داخلی کلی یک سیستم تصویربرداری میدان گسترده است که برای تصویربرداری از غشاء سلول و حوادث سلولی در مرز شیشه و مایع به کار می رود. در این میکروسکوپ میدان میرای پرتو بازتابش داخلی کلی به عنوان منبع نور برای تحریک فلورفورهای نزدیک به محیط و فاصله ی حدود صد نانومتر از پوشش شیشه ای به کار می رود.چون میدان میرا به عنوان منبع روشنایی استفاده می شود، قدرت تفکیک محوری این میکروسکوپ خیلی کوچکتر از قدرت تفکیک میکروسکوپ های نوری معمولی است. از آنجایی که قدرت تفکیک برای این میکروسکوپ تا به حال نه به صورت تجربی و نه به صورت تئوری تعیین نشده است، ما در این تحقیق قدرت تفکیک را برای این میکروسکوپ و میکروسکوپ نوری معمولی به روش رام در یک چهارچوب تصادفی بررسی کردیم. دو ذره را در یک میدان میرای پرتو بازتابش داخلی کلی در نظر گرفتیم. با استفاده از ماتریس فیشر مقدار خطا را در تعیین فاصله ی دو ذره به دست آوردیم. برای میکروسکوپ TIRF مقدار خطا کمتر از میکروسکوپ نوری معمولی است. همچنین فهمیدیم که پارامترهای آزمایشگاهی نظیر: اندازه و تعداد پیکسل های آشکارساز، نویزهای آشکارشده، بزرگنمایی سیستم نوری و چرخش دو ذره می تواند روی خطای تعیین فاصله ی دو ذره تاثیر گذار باشند.

میکروسکوپ فلورسنس به عنوان یکی از بهترین ابزارهای بررسی و مطالعه، در زیست شناسی سلولی و زیست شناسی مولکولی نقش بسزایی داشته است. امروزه تصویربرداری فلورسنس به عنوان یک ابزار اصلی در زیست شناسی، مخصوصا در مطالعه ی پدیده های مرتبط با غشاء سلولی، شکل سلول، حرکت سلول و چسبندگی موضعی سلول در نظر گرفته میشود. مطالعه ی ناحیه ی تماس سلول با زیرلایه و بررسی پدیده های مربوط به زیست شناسی سلولی در سال های اخیر رشد سریعی داشته است و اهمیت تصویربرداری از این پدیده ها باعث رشد روش های متفاوتی در این زمینه شده است که از جمله ی آن می توان به میکروسکوپ فلورسنس میدان میرای موجبری (WEFFM) اشاره کرد. تصویربرداری از نقاط تماس سلول با زیرلایه و فیلم های نازک، اندازه گیری فاصله سلول با موجبر و همچنین بررسی نحوه ی تاثیر داروها روی سلولها از جمله کارهایی است که با میکروسکوپ میدان میرای موجبری انجام گرفته است. هنگامی که یک باریکه نور وارد موجبر می شود، بعد از انتشار در موجبر میدان میرایی روی سطح آن ایجاد میکند که عمق نفوذ آن(فاصله ایی که در آن بزرگی میدان به36% آن روی سطح موجبر می رسد) در حدودnm 100 است. این میدان میرا باعث تحریک مولکولهای فلورسنس (که برای برچسب زدن محیط سلول یا غشاء سلول استفاده می شوند) میشود که در محدودهی آن قرار میگیرند. فلورسنس در واقع انتشار نور با طول موج بالاتر توسط مولکول های فلورسنس است که در مدت 9-10 ثانیه بعد از جذب نور با طول موج پایین تر اتفاق می افتد و در این فرآیند الکترونی با جذب یک فوتون به حالت بالاتر تحریک می شود و سپس به حالت پایه ی خود باز می-گردد و در این بازگشت فوتونی با طول موج بیشتر گسیل می کند که به کمک یک عدسی می توان این فوتون ها را جمع کرد و آن ها را با استفاده از یک فیلتر از فوتون های تحریک کننده جدا نمود و تصویری با زمینه کم را مشاهده کرد. این روش دارای مزیت هایی نسبت به روش های مشابه مانند میکروسکوپ فلورسنس بازتابش کلی است که از جمله می توان به سفید شدگی کمتر، عدم نیاز به لنز با قطر دهانه ی بالاتر، تعیین آسان تر فاصله ی جدایی سلول از سطح موجبر، ارزانی، ترکیب ساده تر آن با سایر روشهای میکروسکوپی و استفاده از عدسیهای گوناگون با بزرگنماییهای متفاوت اشاره کرد. تئوری الکترو مغناطیسی امواج هدایت شده در موجبر به طور کامل در منابع مختلف مورد بحث قرار

میکروسکوپ های فلورسنس میدان میرا، ابزارهای نوری قدرتمندی هستند که به کمک آنها میتوان نقاط تماس سلول و موجبر را تصویر برداری کرد و اثرات داروها بر روی سلولها را مطالعه نمود. در این میکروسکوپ ها، موجبرها نقش اصلی را برای روشن نمودن سطح سلول که با مولکولهای فلورسان برچسب زده شده اند ایفا می کنند. بعد از جذب نور توسط مولکولهای فلورسان در برگشت نور از آنها، نور با طول موج بزرگتری توسط میکروسکوپ جمع می شود. پرتوهای نور تحت زوایای خاصی وارد موجبر می شوند. باحل معادلات ماکسول برای ساختار موجبر می توان در هر سه محیط (پوشش، فیلم و زیرلایه) میدان الکتریکی را برای مدهای متفاوت موجبر به دست آورد و عمق نفوذ و شدت نور رسیده به سطح سلول که به ضرایب شکست محیطهای موجبر، طول موج نور تابشی، ضخامت فیلم موجبر و زاویه تابش بستگی دارد را محاسبه کرد. ما در این پایان نامه ابتدا موجبرهای معمولی، معکوس و متقارن را با تعداد مد دلخواه طراحی نموده و پارامترهای مهم در میکروسکوپی میدان میرای موجبری را برای سه موجبر معمولی، معکوس و متقارن را با حل معادلات ماکسول برای هر سه موجبر در سه طولموج nm488، nm543 و nm633 با در نظر گرفتن ضرایب شکست متفاوت در موجبرها nf=1.77 nc=nf و 1.5=ns برای موجبر معمولی، nc=1.33 nf=1.58و 1.2=ns برای موجبر معکوس و 1.49=nc=1.34، nf و 1.34= nsبرای موجبر متقارن و همچنین ضرایب شکست یکسان در فیلم و پوشش و متفاوت در زیرلایه ( موجبر معمولی 1.77=nc=1.33، nf و 1.5=ns، در موجبر معکوس 1.77=nc=1.33، nf و 1.2=ns و در موجبر متقار1.33=nc و nf=1.77 33/1=ns) را محاسبه کرده ایم. هنگام طراحی موجبرها ضرایب شکست و طول موج را می توانیم به طور دلخواه انتخاب کرده و برای موجبر با تعداد مد مشخص ضخامت های لازم را محاسبه کرده ایم.

میکروسکوپ فلوئورسنس بازتابش کلی، برمیدان میرا استواراست. هنگام بازتابش کلی نور از مرز مشترک شیشه و محیط فوقانی آن، میدانی میرا در مرزمشترک تولیدمی شودکه عمق نفوذ میدان میرا، حدود100 نانومتر است و تابعی از طول موج، ضرایب شکست شیشه و سطح فوقانی، و همچنین، زاویه تابش است. میدان میرا، نقاط تماس بین سلول و شیشه (زیرلایه) را می تواند تشخیص دهد. یکی از کاربردهای این میکروسکوپ، تشخیص نقاط تماس سلول با لایه زیرین، می باشد. تعیین اندازه گیری کمی تماسهای سلول و لایه زیرین، توسط این میکروسکوپ برای دانشمندان، خیلی جذاب نبوده است و به مدلهای ریاضی پیچیده و روشهای تجربی مشکل منجر شده است. ما یک روش جدید، برای اندازه گیری این فواصل تماس تا زیرلایه را، کشف کرده ایم که اساس آن، روی تغییردرعمق نفوذ میدان میرا با تنظیم زاویه فرودی برای هردو مد مربوط به میدان های الکترومغناطیسی، بیان می شود که نسبت به روش های دیگر ساده تر و دقیق تر است. به طورخلاصه دراین روش، با تغییر زاویه فرودی بزرگتراز زاویه حد شیشه ومحیط فوقانی آن، عمق نفوذ محاسبه می گردد و نمودار شدت میدان میرا برحسب فاصله از مرز مشترک در عمق نفوذثابت بدست می آید. ازتقاطع خطوط موازی محورشدت با هر یک از منحنی ها در فواصل مختلف (5 نانومتر،10 نانومتر،15 نانومتر...، 150 نانومتر)، مقادیرشدت در زوایای فرودی محاسبه می شوند و نمودار شدت میدان میرا بر حسب زاویه تابش، برای هر دو مد sوp رسم می شود. نمودار هر یک از منحنی ها برحسب زاویه تابش، مربوط به یک فاصله خاص می باشد. همچنین ازتفاضل شدتهای بدست آمده در زوایای تابش و قدرمشترک آنها، ارتباط ما بین فاصله نقاط سلول از زیرلایه و تفاضل شدتها برای هر دو مد sوp بدست می آید. این روش، مستقل از بعضی پارامترهای آزمایش است و اجرای آن درعمل نیز، ساده است. با گرفتن تصاویر نقاط تماس برای هر دو مد sوp، و محاسبه شدت نور هرنقطه تماس، نمودار شدت برحسب زاویه تابش را می توان رسم کرد. پس از مقایسه نتایج تجربی با نظری، می توان فاصله سطح سلول تا شیشه را اندازه گرفت.

نانولوله های کربنی با توجه به خواص الکتریکی و مکانیکی بسیار خوبشان کاربردهای زیادی در زمینه های مختلفی دارند. یکی از کاربردهای آن استفاده بعنوان سوزن میکروسکوپ نیروی اتمی میباشد. یکی از روشهای ساخت سوزن نانولوله کربنی روش دی الکتروفوریس میباشد. برای چسباندن نانولوله کربنی به سر سوزن میکروسکوپ نیروی اتمی عوامل مختلفی از قبیل ولتاژ، فرکانس، زاویه سوزن با صفحه الکترود و شکل سوزن را باید در نظر گرفت. در این پایان نامه تاثیر ولتاژ و فرکانس در چسباندن نانولوله کربنی به سر میکروسکوپ نیروی اتمی مورد بررسی قرار میگیرد. این سوزنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی و میکروسکوپ نیروی اتمی مورد مطالعه قرار می گیرند. در این تحقیق از دو نوع سوزن که دارای مشخصات مختلفی هستند، استفاده می شود. بهینهترین ولتاژ در فرکانس 2 مگاهرتز وتحت زاویه 20 درجه برای سوزن نوع اول 13 ولت میباشد. همچنین برای سوزن نوع دوم بررسی شد که با فرکانس 2 مگاهرتز و تحت زاویه 20 درجه مناسبترین ولتاژ 14 ولت میباشد و با تغییر فرکانس به 3 مگاهرتز و زاویه 20 درجه بهینهترین ولتاژ 12 ولت میباشد. در یک نتیجه گیری کلی میتوان گفت سوزن نانولوله کربنی بخاطر شعاع انحنای بسیار کمی که دارند در روبش کردن نمونه ها، وضوح و تفکیک پذیری بالاتری نسبت به سوزن سیلیکونی ایجاد میکند. همچنین با توجه به خواص مکانیکی نانولوله های کربنی سوزن نانولوله کربنی دارای استحکام بسیار بالایی است و در اثر استفاده ی زیاد در روبش کردن دچار خوردگی و سایش نمیشود.