عنوان
تأثير وافازي ذاتي بر عملكرد باتري‌هاي كوانتومي در مدل زنجير اسپيني هايزنبرگ
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
باتري‌هاي كوانتومي باتري‌هاي پيشرفته‌اي هستند كه بر اساس مفاهيم فيزيك كوانتومي كار مي‌كنند كه از مزاياي بيشتري نسبت به باتري‌هاي معمولي برخوردار هستند. به عنوان مثال باتري‌هاي كوانتومي ظرفيت ذخيره‌سازي بسيار بالايي دارند. اين به معناي افزايش قابل توجه طول عمر باتري و افزايش زمان استفاده از اين دستگاه‌ها است. از ديگر ويژگي‌هاي جالب باتري‌هاي كوانتومي، قابليت شارژ سريع آنها است. اين بدان معني است كه مي‌توان باتري‌هاي كوانتومي را در زمان كوتاهي شارژ و آماده استفاده كرد. باتري‌هاي كوانتومي معمولاً عمر طولاني‌تري نسبت به باتري‌هاي معمولي دارند. اين ويژگي مي‌تواند در كاهش هزينه تعويض و بازسازي باتري‌ها نقش مهمي داشته باشد. باتري‌هاي كوانتومي به عنوان يك فناوري پيشرفته، در بسياري از حوزه‌ها همچون خودروهاي الكتريكي، دستگاه‌هاي پزشكي پيشرفته، سامانه‌هاي ذخيره انرژي، كامپيوترهاي كوانتومي و ... كاربرد دارند و از اين‌رو به عنوان يك فناوري آينده‌نگر مورد توجه قرار گرفته‌اند. اما در عمل طراحي باتري‌هاي كوانتومي با محدوديت‌هاي جدي مواجه است. يكي از اين محدوديت‌ها، اتلاف ناشي از برهمكنش اين سامانه‌ها با محيط اطرافشان است. بنابراين باترى‌هاى كوانتومى به عنوان منابع تامين كننده انرژى، يك سامانه باز كوانتومي به شمار مي‌روند. در نتيجه اثرات وافازي عاملي اجتناب‌ناپذير است. از طرفي يكي از سازوكارهاي وافازي، وافازي ذاتي است. هدف از اين پژوهش بررسي اثرات وافازي ذاتي بر عملكرد باتري‌هاي كوانتومي و ميزان ارگوتروپي به عنوان بيشترين كار قابل استخراج از باتري است. سامانه‌ي مورد مطالعه يك مجموعه‌ي شامل دو نقطه‌ي كوانتومي جفت شده است كه در هر يك از آنها يك الكترون حبس شده است. برهمكنش الكترون‌ها توسط هاميلتوني برهمكنش اسپيني ناهمسانگرد XYZ هايزنبرگ كه شامل برهمكنش اسپين-مدار است، توصيف مي‌شود. نتايج نشان مي‌دهد كه با كنترل پارامترهايي همچون ميدان مغناطيسي، برهمكنش اسپين-مدار، ثابت جفت‌شدگي و ميزان ناهمگني ميدان مغناطيسي مي‌توان تأثير وافازي ذاتي در عملكرد و استخراج كار از سامانه را بهبود بخشيد. به عنوان مثال افزايش ميدان مغناطيسي موجب افزايش ارگوتروپي مي‌شود. بررسي بيشتر نشان مي‌دهد كه اين افزايش ابتدا با شيب زياد و سپس با شيب كمتري همراه خواهد بود. همچنين افزايش برهمكنش اسپين-مدار ابتدا موجب كاهش جزئي ارگوتروپي شده و سپس با شيب زيادي آن را افزايش مي‌دهد. افزايش ثابت جفت‌شدگي نيز ابتدا موجب كاهش ارگوتروپي شده و سپس با شيب ملايمي آن را افزايش مي‌يابد. علاوه براين افزايش ناهمگني ميدان مغناطيسي ابتدا موجب كاهش جزئي ارگوتروپي و سپس افزايش آن مي‌شود.
شماره ركورد
228372
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
رشته تحصيلي
فيزيك - اپتيك و ليزر
استاد راهنما
حميدرضا محمدي خشوئي