دانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Design and Simulation of Two-Dimensional Photonic Crystal-Based Sensor for Detecting Colon Cancer Cellsطراحی و شبیهسازی حسگر مبتنی بر بلور فوتونی دو بعدی برای تشخیص سلولهای سرطانی روده بزرگ9161149410.30473/jphys.2024.71999.1206FAعبدالرسولقرائتیاستاد، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.قاسمفروزانیدانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.زینبرضائیاندانشجوی دکترا، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.Journal Article20240808Designing and simulating two-dimensional photonic crystal-based biosensors is essential for the early and accurate detection of cancers. These biosensors can measure changes in the refractive index of cancer cells, which occur due to the increased concentration of proteins in these cells. In this research work, two-dimensional photonic crystal-based biosensors with dielectric rods made of germanium designed and simulated. The results indicate that the designed two-dimensional photonic crystal-based biosensor exhibited high sensitivity and accuracy in detecting colon cancer cells. The proposed biosensor, designed to detect colon cancer cells known as LoVo, demonstrated a sensitivity of 567 nm/RIU and a quality factor of 10615, indicating its effective performance in identifying colon cancer cells. This sensor has the potential to be used in medical applications.طراحی و شبیهسازی حسگرهای زیستی مبتنی بر بلور فوتونی دو بعدی به ویژه برای تشخیص زودهنگام و دقیق سرطانها لازم و ضروری است. این بیوحسگرها قادرند تغییرات در ضریب شکست سلولهای سرطانی را اندازهگیری کنند که به دلیل افزایش غلظت پروتئین در این سلولها اتفاق میافتد. در این کار پژوهشی، بیوحسگرهای مبتنی بر بلور فوتونی دو بعدی با میلههای دی الکتریک از جنس ژرمانیوم طراحی و شبیهسازی شد. نتایج نشان میدهد که بیوحسگر مبتنی بر بلور فوتونی دو بعدی طراحی شده، دارای حساسیت و دقت بالایی در تشخیص سلولهای سرطانی روده بزرگ بودند. بیوحسگر پیشنهادی برای تشخیص سلول سرطانی روده بزرگ موسوم به LoVo<sup>[1]</sup> با حساسیت nm/RIU 567 و فاکتور کیفیت 10615، نشان از عملکرد مؤثر در شناسایی سلولهای سرطانی روده بزرگ دارد و میتواند به طور بالقوه در کاربردهای پزشکی به کار گرفته شود
[1] Lovo(Colon Adenocarcinoma)https://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_11494_3efe91ca88a831708534bf80a66ea435.pdfدانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Tracking and Exploring of Moving Radioactive Sources: A Modeling Approach Based on Machine Vision Algorithms, Image Processing and Scintillation Detection Systemsردیابی و کشف چشمههای پرتوزای متحرک: یک رویکرد مدلسازی مبتنی بر الگوریتمهای بینایی ماشین، پردازش تصویر و سامانههای آشکارسازی سوسوزن17301086710.30473/jphys.2024.70551.1184FAامیرمحمدبیگ زادهدکتری، پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی ایران، تهران، ایران.هادیاردینیاستادیار، سازمان انرژی اتمی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، ایران-تهران، ایران.Journal Article20240210Nuclear technology is rapidly expanding worldwide. However, radioactive materials pose a big risk to human societies and the environment. This is due to threats from terrorism, misuse, or unauthorized movement. Thus, we need to improve radioactive source detection and tracking systems. This will boost security and stop terrorist actions. This paper introduces a novel approach for beam mapping and detection by employing machine vision algorithms and modeling nuclear detection systems that incorporate scintillating crystal detectors and photomultiplier tubes. The primary objective is to enhance efficiency and accuracy in identifying and locating out-of-control radioactive sources within complex and dynamic environments through the utilization of modern machine vision techniques. The tracking method employed in this approach is based on the Kanade-Lucas-Tomasi (KLT) method. The developed system simultaneously acquires and processes moving images to detect the trajectory characteristics of objects, while recording radiation data using the detector. By effectively combining spatial and radiation data with high precision, the out-of-control radioactive source is successfully identified amidst other moving objectsفناوری هستهای به سرعت در سراسر جهان در حال گسترش است. با این حال، مواد رادیواکتیو خطر بزرگی برای جوامع بشری و محیط زیست است. این به دلیل تهدیدات تروریسم، سوء استفاده یا حمل و نقل غیرمجاز است. بنابراین؛ ما نیاز به بهبود سیستمهای تشخیص و ردیابی منبع رادیواکتیو داریم. این امر باعث تقویت امنیت و توقف اقدامات تروریستی خواهد شد. در این مقاله، یک رویکرد جدید برای نقشهبرداری و آشکارسازی پرتوی با توسعه الگوریتمهایی بینایی ماشین و مدلسازی سامانههای آشکارسازی هستهای متشکل از آشکارسازهای کریستالی سوسوزن و لامپهای تقویتکننده نوری پیشنهاد میشود. هدف افزایش کارایی و دقت شناسایی و مکانیابی چشمههای پرتوزا خارج از کنترل در محیطهای پیچیده و داینامیک با بهرهگیری از روشهای نوین بینایی ماشین است. معادلات روش ردیابی از روش KLT پیروی میکند. سامانه مدل شده به طور همزمان تصاویر حرکتی را دریافت و پردازش کرده و مسیر حرکت اجسام را تشخیص میدهد و به طور همزمان دادههای پرتوی در آشکارساز ثبت میگردد. در نهایت با تلفیق دادههای مکانی و دادههای پرتوی با دقت خوبی چشمههای پرتوزا خارج از کنترل در میان سایر اشیای متحرک کشف گردید. ادغام این الگوریتمها در سامانههای تشخیص پرتو موجود این ظرفیت را دارد که اقدامات ایمنی را به میزان قابلتوجهی افزایش دهد و خطرات مرتبط با حوادث پرتوی را کاهش دهدhttps://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_10867_93b14c4d0230f9bf0dbf4f49c141d47e.pdfدانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Synthesis and Characterization of Zinc Oxide Nano-Sheets Via Sol-Gel Method: Impact of Iron and Copper Impurities on Structural Properties and Band-Gapسنتز و مشخصهیابی نانوصفحات اکسیدروی به روش سل-ژل و بررسی اثر ناخالصی آهن و مس روی خواص ساختاری و گاف نواری31381086810.30473/jphys.2024.70738.1186FAداریوشمهرپروردانشجوی دکتری، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.معصومهناصری تکیهاستادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.رستممرادیاناستاد، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.شهریارمهدویدانشیار، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.Journal Article20240301In this study, zinc oxide nano-sheets were prepared via the sol-gel method using zinc nitrate as the precursor salt, that pure and doped zinc oxide nanostructure synthesized with cheap materials and using an easy and available method with low laboratory equipment and in a very short period of time. Subsequently, the samples doped with iron and copper impurities. The structural and morphological properties of the prepared samples determined using X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (FESEM), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The XRD results indicated that the zinc oxide nanoparticles in all samples adopted a wurtzite crystal structure with no any additional peaks observed. The functional groups and chemical interactions of the zinc oxide samples also determined at various peaks using FT-IR data, confirming the presence of Zn-O bonds in the samples as observed by XRD. The analysis of FESEM revealed that the impurities led to the formation of different morphologies for each sample. It can conclude that the type of impurities influences the morphological changes while the structure remains unchanged. To investigate the band-gap, UV-Visible spectroscopy employed, showing a decrease in the band-gap of the samples with increasing impurities.در این تحقیق، نانوصفحات اکسیدروی به روش سل-ژل با نمک پیش ماده نیترات روی تهیه و سپس با عناصر ناخالصی آهن و مس آلاییده شدند که نانوساختارهای خالص و آلاییده اکسیدروی با مواد ارزان قیمت و به روشی آسان و در دسترس با تجهیزات آزمایشگاهی کم و در مدت زمان بسیار کوتاه سنتز شدند. خواص ساختاری و مورفولوژی نمونههای تهیه شده با پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شدند. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که نانوذرات اکسیدروی در تمامینمونهها در ساختار کریستالی ورتسایت بدون مشاهده هیچ پیک اضافی شکل گرفتهاند. گروه عاملی و برهمکنشهای شیمیایی نمونههای اکسیدروی نیز در پیکهای مختلف با استفاده از دادههای طیف مادون قرمز تعیین شد که گروههای عاملی مربوط به باندهای Zn-O در نمونهها به تایید طیف پراش اشعه ایکس مشاهده شد. تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ناخالصی سبب ایجاد مورفولوژیهای متفاوتی برای هر نمونه شده است. میتوان نتیجه گرفت که نوع ناخالصیها سبب تغییر مورفولوژی میشود اما ساختار بدون تغییر است. برای بررسی گاف نواری از آنالیز طیف بینی جذبی فرابنفش- مرئی (UV-Visible) استفاده شد که نشان داد گاف نواری نمونهها با افزایش ناخالصیها کاهش یافتhttps://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_10868_d217481bfcac3f3b3e23c1c343990151.pdfدانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Acceptor and Donor Semiconductors Prediction for Spintronics Application with (3d, 4d, 5d) Transition Metal Doping on the Intrinsic Pds2 Semiconductor Monolayerپیشبینی نیمهادیهای دهنده و پذیرنده برای کاربرد اسپینترونیک با دوپینگ فلز واسطه (3d, 4d, 5d) روی تکلایه نیمههادی ذاتی PdS239481112810.30473/jphys.2024.71403.1193FAمجتبیغلامیاستادیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.بهارهآذروند حسن فرددانشیار، گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران.Journal Article20240524This paper has studied the electronic properties of PdS2 monolayers doped with substitutional 3d, 4d, and 5d transition metals (TMs). The findings indicate that when a Pd atom is replaced by 3d metals (Sc, Fe), 4d metals (Y, Ru, Rh), and 5d metals (Os) through doping, the Fermi level moves towards the valence band maximum (VBM) or lies slightly below and around the conduction band minimum (CBM). Thus, the structure exhibits p-type semiconducting behavior. However, for doping with 3d metals (Ti, Cr, Co), 4d metals (Zr, Mo), and 5d metals (Hf, W, Ir, Au), the Fermi level penetrates into the CBM or located above and near the VBM, indicating n-type semiconducting behavior. The electronic structure of PdS2 remains a pristine semiconductor when doped with 3d metals (Ni, Zn), 4d metals (Pd, Cd), and 5d metals (Pt, Hg), with the largest band gap corresponding to these metals. Doping with 3d metals (V, Mn, Cu), 4d metals (Nb, Tc, Ag), and 5d metals (Ta, Re) significantly alters the electronic structure, converting the system into a conductor. These diverse changes can provide a scientific basis for developing spintronic devicesدر این مقاله با دوپینگ جایگزینی فلزات دورههای 3d، 4d و 5d روی تک لایه PdS2 خواص الکترونی مطالعه شده است. نتایج بهدست آمده نشان میدهد که در دوپینگ جایگزینی فلزات 3d(Sc, Fe)، 4d(Y, Ru, Rh) و 5d(Os) به جای یک اتم سطح فرمی یا به داخل شیفت پیدا کرده یا اینکه زیر و نزدیک آن واقع شده است. بنابراین؛ ساختار رفتار نیمهادی پذیرنده دارد. اما برای دوپینگ فلزات 3d(Ti, Cr, Co)، 4d(Zr, Mo) و 5d(Hf, W, Ir, Au) سطح فرمی به داخل نفوذ کرده یا اینکه بالای و نزدیک آن واقع شده است. در این حالت ساختار دوپینگ شده نقش نیمهادی دهنده بازی میکند. اما ساختار الکترونی PdS2 در اثر دوپینگ فلزات 3d(Ni, Zn)، 4d(Pd, Cd) و 5d(Pt, Hg) تغییر کرده و همچنان نیمهادی داتی باقی میماند بهگونهای که بیشترین گاف انرژی مربوط به همین فلزات است. دوپینگ فلزات 3d(V, Mn, Cu)، 4d(Nb, Tc, Ag) و 5d(Ta, Re) ساختار الکترونی سیستم را به کلی تغییر داده و سیستم تبدیل به رسانا میشود. این تغییرات متنوع اسپینی در ترکیبات فوق میتواند اساس ایدههای علمی برای ساخت وسایل اسپینرونیک تلقی شود. https://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_11128_f13bda58c9a1d7fd732e7549f6dc1eab.pdfدانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Study of Pristine and Ni-Doped ZnO Nanorods Synthesized by Pulse Laser Depositionمطالعه نانومیلههای اکسید روی خالص و دوپ شده با نیکل به روش لایه نشانی لیزر پالسی49541149510.30473/jphys.2024.72650.1218FAاحمدکمالیان فراستادیار، گروه فیزیک، دانشگاه فرهنگیان، تهران، ایران.Journal Article20241031In this work, pristine and Ni-doped ZnO nanopods were deposited on silicon substrate by pulsed-laser deposition (PLD) machine. The morphogical, optical and electricl properties of Ni-doped ZnO nanopod films were examined using various techniques. SEM images of the surface of the samples showed that the nanorods grew in a randomly oriented manner on the substrate. The optical study conducted to investigate the transmittance (T), band gap (Eg) and photoluminace of Ni doped ZnO. An increase in the band gap from 3.18 to 3.26 electron volts, as well as an increase in light transmission, observed in the diagram of nickel-doped zinc oxide.
Photoluminescence (PL) spectroscopy measurements carried out to study the defects in grown thin films. The spectrum exhibited two characteristic emission peaks around 410 and 482 nm, which may be due to oxygen vacancy. Additionally, defects such as oxygen vacancies are observable based on the peaks in the Raman spectrum. In the conductivity vs. temperature graph, for temperatures above 300 degrees Celsius, there is a significant increase in conductivity and charge carriers.
The results indicate that Ni doping enhanced the optical charactteristics of the ZnO thin film and would be suitable candidates for optoelectric applictionsدر این مقاله، نانوساختار میلهای شکل اکسید روی اولیه و دوپ شده با ذرات نیکل روی زیر لایه سیلیکون، به روش لایه نشانی لیزر پالسی (PLD) رشد داده شد. ویژگیهای مورفولوژی، اپتیکی و الکتریکی نمونهها با تکنیکهای مختلف بررسی شد. تصویر مورفولوژی سطح زیر لایه نشان میدهد که نانومیلهها در جهتهای کاتورهای رشد یافتهاند. ویژگیهای اپتیکی مانند، میزان عبور نور، شکاف باند و فوتولومینسانس نمونهها انجام شد. افزایش شکاف باند از 18/3 به 26/3 الکترون ولت و همچنین افزایش میزان عبور نور در نمودار اکسید روی دوپ شده با نیکل مشاهده میشود.
طیف فوتولومینسانس (PL) نمونهها برای مطالعه عیوب در ساختارهای رشد داده شده، انجام گرفت. در طیف PL نمونهها، دو قله 410 و 482 نانومتر نمایان است، که میتواند ناشی از تهی جای اکسیژن باشد. همچنین، عیوبی مانند تهی جای اکسیژن با توجه به قلههای نمودار رمان (raman)، قابل مشاهده است. در نمودار رسانندگی بر حسب دما، برای دماهای بالای 300 درجه سانتیگراد، افزایش رسانندگی و حاملهای بار قابل توجه است.
نتایج نشان میدهد که اکسید روی دوپ شده با ذرات نیکل، ویژگیهای اپتیکی ZNO را افزایش داده و کاندیدای مناسبی برای کاربردهای اپتیکی - الکتریکی است. https://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_11495_22c6515b216769597882795b0e5dc81b.pdfدانشگاه پیام نورفصلنامه علمی اپتوالکترونیک2783-17527220241221Design of a Compact All-Optical Plasmonic Switch Based on a Nonlinear Resonator for Use in the Third Telecommunication Windowطراحی یک سوئیچ فشرده تمام نوری پلاسمونی مبتنی بر تشدیدگر غیرخطی برای استفاده در پنجره سوم مخابراتی55631149610.30473/jphys.2024.72509.1216FAمحمد جوادملکیپژوهشگر پسادکتری، گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.0000-0002-2286-266Xمحمدسروشاستاد، گروه مهندسی برق، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.راماکریشنانراجاسکاراستادیار، دانشکده مهندسی الکترونیک و مخابرات، انستیتو علوم و فناوری SRM، تیروچیراپالی، هند.Journal Article20241015In this research, a new switch based on plasmonic ring resonator is proposed for the third telecommunication window. The designed structure consists of a ring in a silver region, the collar of which is barium oxide with silver nanoparticles, and it is considered a non-linear material. Placing the nonlinear ring at a distance of 10 nm from the waveguide causes the transmitted light power to change the effective refractive index of the ring and changes its resonance wavelength. The dependence of the resonance wavelength of the nonlinear ring on the power of the optical pump causes a change in the interference pattern of the wave inside the ring with the passing signal. This makes the signal transmission efficiency controllable and the structure can used as an optical switch. The simulation results show that the structure's contrast ratio equal to 3.85 dB, which is more than that of some previous works. The area of the designed structure is 0.093 µm2, which is a special feature compared to previous researches and is required in optical integrated circuitsدر این پژوهش، یک سوئیچ جدید مبتنی بر تشدیدگر حلقوی پلاسمونی برای پنجره سوم مخابراتی پیشنهاد شده است. ساختار طراحی شده از یک حلقه در بستر نقره تشکیل شده که طوق آن اکسید باریم با نانو ذرههای نقره است و مادهای غیرخطی به شمار میرود. قرارگیری حلقه غیرخطی در فاصله 10 نانومتر از موجبر باعث میشود توان نور عبوری سبب تغییر ضریب شکست موثر حلقه شود و طول موج تشدید آن را تغییر دهد. وابستگی طول موج تشدید حلقه غیرخطی به توان پمپ نوری موجب تغییر در الگوی تداخلی موج درون حلقه با سیگنال عبوری میشود. این موضوع باعث میشود که بازده انتقال سیگنال قابل کنترل باشد و بتوان از ساختار به عنوان یک سوئیچ نوری استفاده کرد. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که نسبت تمایز ساختار برابر dB 85/3 است که نسبت به برخی کارهای قبلی بیشتر است. مساحت ساختار طراحی شده، µm2 093/0 است که در مقایسه با پژوهشهای پیشین یک ویژگی ممتاز به شمار میرود و در مدارهای مجتمع نوری مورد نیاز است. https://jphys.journals.pnu.ac.ir/article_11496_114239ae6dbc89bbf84a0ec8c5c2b7d4.pdf