چكیده:

هدف از پژوهش حاضر تبیین رابطه ی بین سبك رهبری مدیران و جو مدرسه با اثربخشی مدارس متوسطه بوده است. این تحقیق به روش توصیفی از نوع پیمایشی و همبستگی صورت گرفته است. جامعه آماری این پژوهش را تمامی مدیران و دبیران دوره ی متوسطه ی شهر اقلید در سال تحصیلی( 90-89 ) به تعداد200 نفرتشکیل دادند و حجم نمونه مورد پژوهش بودند به صورت طبقه ای تصادفی با بهره گرفتن ازجدول كرجسی و مورگان 80 تن انتخاب شد.

جهت جمع آوری داده ها از سه ابزارابزار شامل پرسشنامه توصیف رفتار رهبر( لوتانز،1985)   و جو سازمانی (ویلیس جی . فورتنجر ، 2004 )  واثر بخشی( سر جیوانی و همکارانش 1992) بهره گرفته شده است.

جهت تحلیل داده ها در سطح آمار توصیفی از فراوانی ،درصد ،میانگین و انحراف معیار و در سطح آمار استنباطی از روش های آماری ضریب همبستگی پیرسون ،رگرسیون چندگانه و آزمون تی گروه های مستقل استفاده شده است برای پایایی ابزارهای استفاده شده از روش آلفای کرونباخ استفاده وروایی ابزارها مورد تأیید اساتید راهنما و مشاور و اساتیدمتخصص قرار گرفت .

پس از اجرای ابزارها ،داده های به دست آمده در محیط Spss  مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت ویافته های پژوهش به شرح زیر حاصل گردید.

1- بین سبک های رهبری مدیران  و جو مدرسه با اثربخشی رابطه مستقیم معناداری وجود دارد.

2- بین متغیرها رابطه خطی وجود دارد  و از طرفی تنها سبک رهبری انسان مدار پیش بینی كننده اثر بخشی می باشد .

3- بین ابعاد جو باز، تلاش مازاد، ساختار انظباطی و خود ارزیابی و  اثربخشی رابطه مستقیم معناداری وجود دارد.

4- مؤلفه­ ساختار و تلاش مازاد می ­تواند اثربخشی را پیش ­بینی نماید.

كلمات كلیدی: سبك های رهبری، جو مدرسه ،اثربخشی مدرسه، مدیران و دبیران دوره متوسطه نظری.

 

فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: طرح تحقیق   مقدمه 2 بیان مسئله 4 اهمیت و ضرورت انجام پژوهش 6 اهداف پژوهش 8 فرضیه های پژوهش 9 تعریف مفهومی و عملیاتی واژه های تحقیق 9     فصل دوم: ادبیات و پیشیه ی پژوهش 12 مقدمه 14 مبانی نظری 14 مفهوم اثربخشی 14 نظریه های اثربخشی     15 تفاوت كار ایی و اثر بخشی 19 مدل اثر بخشی سر جیوانی 22 مفهوم رهبری 28 تعریف سبك رهبری 30 نوع شناسی نظریه های رهبری 34 مفهوم جو سازمانی 41 انواع جو سازمانی 46 مكانیسم های جو سازمانی 47             پیشینه پژوهشی   تحقیقات خارجی 51 تحقیقات داخلی 56 جمع بندی 61 فصل سوم: روش شناسی پژوهش   روش انجام پژوهش 63 جامعه و نمونه آماری پژوهش   64 ابزار پژوهش 64 پایایی و روایی ابزارها 64 روش تحلیل داده ها 68 ملاحظات اخلاقی 69 فصل چهارم: یافته های پژوهش   یافته های توصیفی 70 یافته های استنباطی 72 فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری   خلاصه تحقیق 77 بحث و نتیجه گیری 78 دستاوردهای اصلی پژوهش 80 محدودیت های پژوهش 81 پیشنهادهای پژوهش 82 منابع و ماخذ   منابع فارسی 84 منابع لاتین 91

 

فصل اول : طرح تحقیق

 

مقدمه

قرآن کریم، بارها انسان را تشویق و ترغیب به تبیین و آشکار نمودن حقایق نموده است و خداوند متعال را حقیقت تمامی هستی معرفی می کند.

“سَنُرِیهِمْ آیَاتِنَا فِی الْآفَاقِ وَفِی أَنفُسِهِمْ حَتَّى یَتَبَیَّنَ لَهُمْ أَنَّهُ الْحَقُّ”  (آیه 53 ،سوره فصلت).” آیات و نشانه های خود را در طبیعت و جهان هستی و در باطن و درون (انسان ها)، نشان       می دهیم تا آشکار گردد که او( پروردگار) حق است “.

در جهان امروز توسعه هدف اصلی جوامع و از مهمترین سیاستگذاریهای دولتها محسوب   می گردد. بدیهی است كه توفیق جوامع در زمینه های فرهنگی ، سیاسی و اقتصادی در گرو برخورداری از یک نظام آموزشی منسجم و پویاست و مدیریت مؤثر نقش اساسی در هدایت نظام آموزشی در نیل به اهداف توسعه بر عهده دارد (رضایی فرد،1378).

چنانچه هر مسئله ی سازمانی را به طور عمیق مورد تجزیه و تحلیل قرار دهیم، در نهایت به انسان و رفتارهای انسانی برمی خوریم بدین لحاظ توجه به نقش محوری انسان و منابع انسانی در پیشبرد اهداف سازمانی محرز می شود . سازمانها اگرچه در سیرتحولات تكوینی و تكاملی خود دارای انواع واهداف گوناگونی هستند و به منظور رفع نیازهای متنوع جامعه تلاش        می كنند، اما درهیچ برهه ای نه تنها بی نیازازمنابع انسانی نبوده، بلكه برعكس این منبع ازتعیین كننده ترین منابع آنها محسوب می شود . چنین اهمیت  و توجهی به بعد انسانی ، در سازمان های آموزشی (آموزش و پرورش) به دلیل ویژگیهای منحصر به فردآن، مضاعف می شود .  چرا كه سازمان آموزش و پرورش محیطی به تمام معنا انسانی بوده و مدیریت آن در شبكه ای گسترده و در عین حال پیچیده از روابط انسانی فعالیت می كند . (پور شا فعی، 1378).

« اندیشمندان به این نتیجه رسیده اند که سرمایه گذاری در بخش آموزش و پرورش       می تواند مانند سرمایه گذاری در دیگر عوامل رشد و توسعه ، سودآور و کارساز باشد زیرا فراهم آوردن نیروی انسانی کاردان متخصص و هم چنین پرروش مردم با فرهنگ و آگاه سبب       می شود تا اندازه بهره وری و بهره گیری از هر گونه سرمایه گذاری مادی را فزونی فراوان بخشید»( طوسی به نقل از وایلز ، 1376) .

رهبری آموزشی مهم ترین عامل تعیین کننده اثر بخشی محیط و جو مدرسه است . مدیریت مدرسه در تربیت بسیاری از دانش آموزان و شکل دادن به شخصیت آن ها، آسان کردن جریان رشد و پرورش پیشبرد آموزش و یادگیری و هم چنین تحقق هدف های آموزشی دخالت و نفوذ چشمگیری دارد، لذا انتخاب سبک رهبری مناسب برای مدیر امری بسیار حیاتی است زیرا مدیر با رهبری پویای خویش می تواند موجب پیشبرد امور آموزشی و پیشرفت تحصیلی دانش آموزان را فراهم نماید .

سبک و نوع رهبری تحت تاثیر متغیرهای تشکیل دهنده ی موقعیتی است که رهبری در آن اعمال می شود . از متغیرهای موقعیتی مهم که در امور رهبری تاثیر فراوانی دارد ، می توان شخصیت رهبر و مدیر ، رابطه بین اعضای گروه ، نوع مشاغل و جو سازمانی را ذکر کرد . این متغیرها مربوط به موقعیت محیط و رهبری هستند که نوع رهبری را هم جهت با محیط تعیین می کنند . ( عسکریان ، 1378) .

در دنیای پر شتاب امروز كه علم در تمام ابعاد خود با سرعت حیرت برانگیزی در حال پیشرفت است چالشهای عظیمی پیش روی سازمان های مدرن امروزی است و رهبران آموزشی (به ویژه مدیران مدارس)به همان اندازه كه به چشم اندازهایی از مدیریت نیازمندند ، به      جرقه هایی از بینش ، بصیرت و تعهد ،دانش ،توانش و مهارت نیز نیاز دارند و به منظور دستیابی به روش های بهبود مداوم باید همواره  به ماورای این چشم اندازها توجه کنند ودانش و  مهارت ها و تواناییها و نگرش های خود را ارتقا ببخشند،معلمانشان را بشناسند و بتوانند بین مدیران ، معلمان و دانش آموزان جو مناسبی را برقرار نمایند .و با فعالیت ها و تعاملات خود به منظور بهبود اثر بخشی سازمان مدرسه تلاش كنند .

بر این اساس پژوهشگر در این پژوهش به دنبال تبیین رابطه ی بین سبك های رهبری مدیران و جو مدرسه با اثر بخشی مدارس متوسطه شهر اقلید و ارائه ی راهكارهایی جهت بهبود وضعیت موجود در این مدارس بوده است .

بیان مسئله

از آن زمان كه بشر قدم به عرصه ی هستی نهاده همواره به دنبال کشف حقایق و واقعیت هاست و با کنجکاوی خود به مرزهای تحقیق، کشف و پژوهش و پیشرفت قدم می نهد و در این راه ابداع سبك ها و شیوه های متنوع رهبری و مدیریت حاصل این روحیه است گرچه از میان این شیوه ها هیچ روشی را نمی توان به عنوان بهترین سبك رهبری برگزید بلکه این شرایط متفاوت است که شگردهای مختلف مدیریت را تعیین می نماید . شیوه های مختلف رهبری اثرات متفاوتی را به کلیه اجزای سازمان و چگونگی نیل به اهداف سازمانی و جو سازمانی بر جای خواهد گذاشت . با درک این موضوع که مدیریت اثر بخش شیوه های متفاوتی را ایجاب می کند ، بر عهده ی مدیر اثر بخش و کاراست که شرایط موجود در حیطه مدیریت خویش را به درستی شناخته و با همه ابعاد آن آشنایی کامل پیدا نموده و علاوه بر این از علم و آگاهی کافی برای فهم و نحوه برخورد با شرایط محیط برخوردار باشد .

نقش مهمی که رهبری می تواند در مدرسه داشته باشد ، نفوذ تاثیر پذیری است که بر فضای حاکم بر مدرسه و جو آن بر جای گذارد . بررسی جو مدرسه ابزار قدرتمندی است که در شناخت سبک و شیوه های رهبری مدیران و هدایت نظام آموزشی به سمت یک مجموعه تاثیر گذار به ما کمک می کند .

نقش رهبران به عنوان کسانی که هماهنگی درونی و بیرونی سازمان ها را بر عهده دارند و در جهت دستیابی به اهداف سازمان از طریق هدایت فعالیت افراد تلاش می کنند در این رابطه بسیار حائز اهمیت است . اثر بخشی مدارس نیز به نحوه عملکرد مدیران در جهت دستیابی به اهداف آموزشی ، انطباق با نیازهای جامعه و حفظ یکپارچگی  درونی  مدرسه بستگی دارد . بنابراین رابطه بین سبک رهبری مدیر و میزان اثر بخشی  مدرسه امری اجتناب ناپذیر است .

 

 

فصل اول

1- مقدمه. 2

1-1- فرایند تخمیر. 3

1-1-1- مخمرها 4

1-1-2- باکتری های اسید استیکی.. 5

1-2- باکتری های اسید استیکی در سرکه. 7

1-2-1- فرآورده تخمیری سرکه. 7

1-2-1-1- خرما 7

1-2-1-2- ترکیبات تشکیل دهنده خرما 8

1-2-1-3- فرآورده های تخمیری حاصل از خرما 9

1-2-2- تولید سرکه توسط باکتری های اسید استیکی.. 10

1-3- طبقه بندی باکتری های اسید استیکی.. 11

1-4- شمارش، جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 13

1-5- روش های مولکولی شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 15

1-6- پی سی آر (PCR). 15

1-6-1- تاریخچه. 16

1-6-2- اساس و روش کار. 18

1-6-3- مراحل PCR.. 19

1-6-4- پارامترهای مؤثر در PCR.. 20

1-7- مدل سازی.. 21

1-8- فرضیات پژوهش…. 25

1-9- اهداف پژوهش…. 25

فصل دوم

2-1- شناسایی باکتری های اسید استیک با بهره گرفتن از روش های مدرن.. 27

2-2- تولید سرکه زردآلو با بهره گرفتن از Acetobacter جدا شده از زردآلوی ایرانی.. 34

2-3- تولید سرکه آناناس و بررسی تاثیر متقابل بین مخمر و باکتری اسید استیکی.. 34

2-4- جداسازی و شناسایی نژاد Acetobacter از گیلاس سفید- قرمز ایرانی به عنوان نژادی با قابلیت تولید اسید بالا در تولید سرکه  36

2-5- بهینه سازی عوامل موثر در فرایند تولید سرکه با بهره گرفتن از تخمیر موز. 36

2-6- روش های مدل سازی میکروبی.. 37

فصل سوم

3-1-زمان و مکان تحقیق.. 42

3-2- مواد مصرفی.. 42

3-2-1- خارک خرمای هلیله ای.. 42

3-2-2- سرکه خرما 42

3-2-3- مواد شیمیایی.. 43

3-2-4- مواد ژنتیکی.. 43

3-3- تجهیزات… 44

3-4- اندازه گیری ترکیبات خارک خرما 45

3-4-1- اندازه گیری قند. 45

3-4-2- اندازه گیری فیبر. 46

3-4-3- اندازه گیری فسفر. 46

3-4-4- اندازه گیری کلسیم. 47

3-4-5- اندازه گیری پتاسیم. 48

3-4-6- اندازه گیری رطوبت.. 48

3-4-7- اندازه گیری خاکستر. 49

3-4-8- اندازه گیری پروتئین.. 49

3-4- مرحله جداسازی و شناسایی باکتری های اسید استیکی و شناسایی آن ها 50

3-4-1- روش کشت.. 50

3-4-2- خالص سازی باکتری های استیکی.. 51

3-4-2-1- نگهداری جدایه های باکتری های اسید استیک…. 52

3-5-آزمون های تاییدی باکتری های استیکی.. 52

3-5-1-آزمون کاتالاز. 52

3-5-2- آزمون گرم. 53

3-6- استخراج DNA از جدایه های باکتریایی.. 54

3-7- انجام PCR و تکثیر ناحیه s rDNA16. 55

3-7-1- واکنش PCR. 55

3-7-2- تعیین توالی و مقایسه توالی ها 56

3-8- مرحله تولید الکل با بهره گرفتن از مخمر. 57

3-8-1-تهیه سوسپانسیون مخمر. 57

3-9- مرحله تهیه سرکه از محلول الکلی تهیه شده از تخمیر الکلی.. 59

3-9-1- انتخاب ایزوله های باکتری اسید استیک… 59

3-9-2- تهیه سوسپانسیون باکتری ها 59

3-10- آزمون های میکروبی و شیمیایی سرکه. 61

3-10-1- آزمون میکروبی.. 61

3-10-2- آزمون اندازه گیری pH.. 61

 

3-10-3- آزمون اسیدیته. 62

3-10-4- آزمون مواد جامد محلول. 62

3-10-5- آزمون اندازه گیری الکل. 62

3-11- مدل سازی.. 64

3-12- روش آماری تحلیلی داده ها 64

فصل چهارم

4-1- اندازه گیری ترکیبات خارک… 66

4-2- جداسازی وشناسایی فلور اسید استیکی نمونه های سرکه. 67

4-2-1- بررسی خصوصیات ظاهری پرگنه ها 67

4-2-2- آزمون های ابتدایی شناسایی (تایید اسید استیک باکتریایی بودن جدایه ها) 67

4-2-3- شناسایی جدایه ها در سطح جنس و گونه. 68

4-3- انتخاب جدایه های باکتری اسید استیک…. 70

4-3- تکنولوژی تولید سرکه. 73

4-3-1- آزمون های میکروبی.. 73

4-3-1-1- تغییرات رشد سلولی مخمر Saccharomyces cerevisiae. 73

4-3-1-2- تغییرات رشد سلولی باکتری های اسید استیکی.. 77

4-3-2- آزمون های شیمیایی.. 82

4-3-2-1-تغییرات pH نمونه های سرکه. 82

4-3-2-2-تغییرات اسیدیته نمونه های سرکه. 86

4-3-2-3- تغییرات مواد جامد محلول نمونه های سرکه. 90

4-3-2-4-تغییرات الکل نمونه های سرکه. 92

4-4- مدل سازی.. 97

4-4-1- مدل سازی رشد میکروبی.. 97

4-4-2- مدل سازی عوامل موثر بر تخمیر. 100

فصل پنجم

5-1- نتیجه گیری.. 111

5-2- پیشنهادات… 114

منابع.. 115

پیوست… 127

 

جدول 1-1- واکنش مخمرها طی فرایند تخمیر الکلی.. 5

جدول 1-2- ترکیبات تشکیل دهنده خرما 8

جدول 1-3- طبقه بندی دوازده جنس خانواده Acetobacteriacea. 11

جدول 1-4- روش های مولکولی شناسایی باکتری های اسید استیکی.. 16

جدول 1- 5- مدل های پیشبینی رشد میکروبی.. 23

جدول 2-1- شناسایی جدایه های باکتری اسید استیکی طی اسیدیفیکاسیون سرکه توسط تکنیک های متفاوت    29

جدول2-2- مدل های آزمایشی برای تخمیر سرکه آناناس با بهره گرفتن از yeast-S. cerevisiae M30  و AAB-A. aceti WK.. 34

جدول 3-1- لیست مواد شیمیایی مورد استفاده در این پژوهش…. 41

جدول 3-2- لیست مواد ژنتیکی مورد استفاده در این پژوهش…. 42

جدول 3-3- لیست تجهیزات مورد استفاده در این پژوهش…. 42

جدول 3-4- میزان مواد استفاده شده در واکنش PCR.. 55

جدول3-5- مراحل انجام واکنش PCR.. 56

جدول 3-6- نحوه تیماربندی جهت افزودن سوسپانسیون های مخمر و باکتری.. 61

جدول 4-1- ترکیبات اصلی خارک خرما رقم “هلیله ای”. 67

جدول 4-2 جدایه های مورد استفاده در واکنش PCR.. 69

جدول 4-3- مقایسه میزان اسیدیته و pH 30 جدایه اسید استیکی.. 71

جدول 4-4- مقایسه میزان رشد، مصرف الکل، اسیدیته و pH 12 جدایه اسید استیکی.. 72

جدول 4-5- نتایج حاصل از توالی یابی جدایه ها 73

جدول 4-6- مقایسه میانگین شمارش مخمر در طول 15 روز نگهداری.. 75

جدول 4-7- مدل سازی رشد مخمر طی تخمیر الکلی سرکه خارک خرما 98

جدول 4-8- مدل سازی رشد باکتری های اسید استیکی طی تخمیر استیکی سرکه خارک خرما 99

جدول 4-9- مدل های ارائه شده برای تغییرات بریکس با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 104

جدول 4-10- مدل های ارائه شده برای تغییرات pH با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 105

جدول 4-11- مدل های ارائه شده برای تغییرات اسیدیته با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 106

جدول 4-12- مدل های ارائه شده برای تغییرات الکل با رشد باکتری A.pasteurianus در عصاره های الکلی حاصل از 20، 30 و 40 درصد خارک خرما 107

جدول 4- 13- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات بریکس…. 108

جدول 4- 14- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات pH.. 108

جدول 4- 15- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات اسیدیته. 109

جدول 4- 16- جدول مقایسه ضرایب همبستگی و میزان خطا برای تغییرات الکل.. 109

شکل 3-1- روش کشت سطحی.. 51

شکل 3-2- مراحل جداسازی جدایه های باکتریایی.. 53

شکل 3-3- مرحله تخمیر الکلی تولید سرکه خارک خرما 58

شکل 3-4- مرحله اسیدیفیکاسیون تولید سرکه خارک خرما 60

شکل 3-5- اندازه گیری الکل نمونه ها 63

شکل 4-1- تصویر محصولات PCR در ژل الکتروفورز. 70

شکل 4-2- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 20 درصد خارک خرما طی 15 روز  79

شکل 4-3- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 30 درصد خارک خرما طی 15 روز  80

شکل 4-4- تغییرات سلولی باکتری های اسید استیکی در عصاره الکلی حاصل از تخمیر 40 درصد خارک خرما طی 15 روز  80

شکل 4-5- تغییرات pH در مرحله تخمیر الکلی.. 82

شکل 4-6- تغییرات pH در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 84

شکل 4-7- تغییرات اسیدیته در مرحله تخمیر الکلی.. 86

شکل 4-8- تغییرات اسیدیته در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 88

شکل 4-9- تغییرات مواد جامد محلول طی تخمیر الکلی و استیکی در غلظت 20 درصد خارک خرما طی 15 روز  90

شکل 4-10- تغییرات مواد جامد محلول با بهره گرفتن از جدایه های استیکی در غلظت 30 درصد خرما طی 15 روز  91

شکل 4-11- تغییرات مواد جامد محلول با بهره گرفتن از جدایه های استیکی در غلظت 40 درصد خرما طی 15 روز  91

 

شکل 4-12- تغییرات الکل در مرحله تخمیر الکلی.. 93

شکل 4-8- تغییرات الکل در عصاره های الکلی خارک خرما طی تخمیر استیکی.. 94

 

پیوست “الف”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان مواد جامد محلول (TSS)  128

پیوست “ب”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان pH.. 129

پیوست “ج”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان اسیدیته. 130

پیوند “د”- مقایسه میانگین اثر جدایه در  غلظت های مختلف از ماده اولیه بر میزان الکل.. 131

پیوست “ه”- مقایسه میانگین شمارش باکتری های استیکی در طول 15 روز نگهداری.. 132

پیوست “و”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter pasteurianus در NCBI منطبق با توالی جدایه FR22  133

پیوست “ز”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR22 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 134

پیوست “ح”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter aceti در NCBI منطبق با توالی جدایه FR43  135

پیوست “ط”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR43 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 136

پیوست “ی”- توالی ناحیه s rRNA16 برای باکتری Acetobacter tropicalis در NCBI منطبق با توالی جدایه FR61  137

پیوست “ک”- مقایسه میزان مشابهت توالی جدایه FR61 با توالی تطبیق یافته در NCBI. 138

فصل اول

 

مقدمه و کلیات

 

 

     1- مقدمه

سرکه فرآورده­ای است که از مواد مختلف قندی و نشاسته­ای از طریق تخمیر الکلی و استیکی تهیه می­ شود. سرکه می ­تواند از مواد خام مختلف و با روش­های متفاوت تولید گردد. در گذشته از سرکه به­عنوان نگهدارنده استفاده می­شد به­ طوری که یا به­صورت طبیعی در ماده غذایی تولید می­گردید و یا به آن اضافه می­شد تا از رشد میکروبی نامطلوب در ماده غذایی جلوگیری کرده و ویژگی­های حسی آن را حفظ نماید (دی اوری و همکاران، 2002). استیک اسید یک طعم­دهنده و ترکیب ضد­میکروبی در سرکه می­باشد. همچنین مطالعاتی در زمینه اهمیت اسید استیک به­عنوان یک افزودنی غذایی جهت کمک به فرایندهای غذایی به­منظور از بین بردن آلودگی قبل از توزیع و مصرف انجام گرفته است (مارشال و همکاران، 2000).

فرایندهای مورد استفاده برای تولید سرکه، شامل فرایند اورلئانز[1] (به­عنوان فرایند آهسته شناخته        می­ شود)، فرایند سریع (به نام فرایند ژنراتور نیز شناخته می­ شود) و فرایند کشت غرقابی[2] می­باشد. فرایندهای سریع و غرقابی توسعه یافته­اند و جهت تولید صنعتی و تجاری سرکه مورد استفاده می­باشند.

تولید اسید استیک طی چهار مرحله انجام می­ شود: تبدیل نشاسته به ساکارز توسط آنزیم آمیلاز، تبدیل بی­هوازی ساکارز به اتانول از طریق تخمیر الکلی توسط مخمر، تبدیل اتانول به استالدهید هیدراته و دهیدروژناسیون توسط آلدهید دهیدروژناز و تولید اسید استیک. دو مرحله آخر به­صورت هوازی وتوسط باکتری­ های اسید استیکی انجام می­گیرد (تان، 2003). باکتری­ های اسید استیکی که به­عنوان باکتری سرکه نیز شناخته می­شوند، از باکتری­ های هوازی مطلق هستند که دارای قابلیت اکسیداسیون الکل به اسید استیک می­باشند. باکتری­ های اسید استیکی به خانواده Acetobacteriacea و جنس Acetobacter تعلق دارند و برای تولید صنعتی سرکه مناسب می­باشند. باکتری­ های اسید استیکی به دلیل مقاومت بالا در برابر اسید و همچنین تنوع سوبسترای مصرفی جهت تولید انرژی، در طبیعت دیده می­شوند. این باکتری­ ها تاکنون از منابع مختلفی از جمله نوشیدنی­های الکلی،‌ سرکه، میوه­ ها، گل­ها، عسل، خاک و آب جداسازی شده ­اند. جداسازی باکتری­ های اسید استیکی با توان بالای تولید اسید و مقاوم در برابر اسید توسط محققین مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. با این وجود به دلیل دانش کمتر در زمینه فیلوژنتیکی باکتری­ های اسید استیکی همچنان نیاز به جداسازی و شناسایی این گروه باکتریایی احساس می­ شود (برگی، 1957). امروزه از آنالیز ناحیه S rDNA16 در ژن باکتری به منظور شناخت روابط فیلوژنتیکی میان باکتری­ های اسید استیکی و شناسایی آن­ها در محصولات مختلف به­ طور گسترده استفاده می­گردد. بنابراین تکثیر این ناحیه در باکتری­ های اسید استیکی توسط واکنش­های زنجیره­ای پلیمراز (PCR)[3]، به­عنوان روش شناسایی سریع و دقیق، مورد استفاده قرار می­گیرد. هدف از این پژوهش در مرحله اول جداسازی و شناسایی باکتری­ های اسید استیکی موجود در سرکه خرما و در مرحله دوم استفاده از جدایه­های شناسایی شده جهت تولید سرکه خارک خرما و مدل­سازی عوامل موثر بر تخمیر این فرآورده می­باشد.

 

1-1- فرایند تخمیر

تخمیر یک فرایند متابولیک می­باشد که در سلول به­عنوان یک مسیر برای تولید انرژی به شمار می ­آید و طی آن مولکولی چون گلوگز در شرایط بی­هوازی شکسته می­ شود. در بیشتر سلول­ها این عمل در بخش حاوی مایع سیتوپلاسمی صورت می­گیرد. علم مطالعه فرایندهای تخمیری را زیمولوژی[4] می­نامند. از سال­ها پیش، فرایند تخمیر جهت تولید مواد غذایی و نوشیدنی­ها مورد استفاده قرار گرفته است. به­عنوان مثال، در محصولاتی مانند ترشی­ها، خیار شور، کیمچی، ماست، سرکه و نوشیدنی­های نخمیری فرایند تخمیر جهت تولید اسید استیک و اسید لاکتیک استفاده می­ شود. همچنین اسید موجود در این محصولات منجر به حفظ محصول در مدت زمان طولانی­تری می­ شود. فرایند تخمیر صنعتی توسط میکروارگانیسم­های مناسب و در شرایط تعریف­شده مانند غلظت مشخصی از مواد مغذی انجام می­گیرد. محصولات تولیدی حاصل از تخمیر متنوع می­باشد: الکل، گلیسرول و دی­اکسید کربن از تخمیر قندهای مختلف توسط مخمرها ؛ بوتیل الکل، استون،‌ لاکتیک اسید، مونوسدیم گلوتامات و اسید استیک توسط انواع مختلفی از باکتری­ ها و مقدار اندکی آنتی­بیوتیک، ویتامین 12B و ریبوفلاوین (ویتامین 2B) از تخمیر قارچ­ها تولید می­ شود (لیو و همکاران، 2004).

 

1-1-1- مخمرها

تخمیر الکلی یا به­صورت طبیعی و یا کشت خالص انجام می­گیرد. در تخمیر طبیعی، مخمرهای موجود در ماده اولیه فرایند تخمیر را پیش می­برند. در تخمیر به­صورت کشت خالص، نژادهای مشخصی از مخمر که معمولاSaccharomyces cerevisiae  می­باشد، انتخاب شده و با جمعیتی حدود cfu/ml107-106 به محصول تلقیح می­گردد. به­ طور کلی، تخمیر کشت خالص فرایند تخمیر سریع­تر و قابل پیش­بینی­تری محسوب می­ شود. تخمیر طبیعی متابولیت­های نهایی بیشتری تولید می­ کند و به دلیل حضور محدوده وسیع­تری از مخمرها، این نوع تخمیر جهت تولید نوشیدنی­های الکلی مورد توجه می­باشد (بوردیکون و همکاران، 2012).

در طول تخمیر الکلی، مخمرها میکروارگانیسم­های غالب را تشکیل می­دهند. ترکیب محیط تخمیر، خصوصا محتوای اسیدها و قندها، و pH محیط برای رشد مخمرها و تولید اتانول مناسب می­باشد اما از رشد و تکثیر باکتری­ ها و قارچ­ها جلوگیری می­ کند. در تخمیر طبیعی، الگوی مشخصی برای رشد مخمرها وجود دارد که در جدول 1-1 ارائه شده است. فرایند تخمیر با رشد مخمرهای مختلفی شامل Kloeckera ، Hanseniaspora ، Candida ، Metschnikowia و ساکارومایسز سرویزیه آغاز می­گردد. در برخی موارد رشد Pichia و Kluyveromyces نیز دیده می­ شود. رشد مخمرها به جز جنس ساکارومایسز، در مدت 4-2 روز اول تخمیر وجود خواهد داشت و پس از آن مخمرها از بین می­روند. با این وجود در مرحله رشد به جمعیتی در حدود cfu/ml107-106 افزایش می­یابند. علت مرگ سلول­های مخمر عدم توانایی تحمل غلظت­های بالای اتانول می­باشد که بخش عمده آن توسط ساکارومایسر سرویزیه تولید می­گردد. تحقیقاتی که در

فهرست مطالب

 

چكیده 1

فصل اول: مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته. 2

1-1- مقدمه. 3

1-2- نانو تكنولوژی.. 3

1-3- نیروهای مؤثر در ابعاد نانومتری.. 4

1-3-1- نیروهای واندروالس… 4

1-3-2- نیروهای كوالانسی.. 4

1-3-3- نیروهای غیرموضعی بدون جهت.. 5

1-4- انواع نانوساختارها 5

1-5- نانو لوله‌ها 6

1-6- نانو لوله‌های بورون نیترید. 8

1-6-1- تاریخچه‌ مختصری از تهیه‌ی نانو لوله‌های بورون نیترید. 9

1-6-2- پیكربندی نانو لوله‌های بورون نیترید. 10

1-6-3- انواع ساختارهای نانو لوله بورون نیترید. 10

1-6-4- روش‌های ساخت نانولوله بورون نیترید. 11

1-6-4-1- سایش با لیزر. 12

1-6-4-2- رسوب‌گیری بخار شیمیایی (CVD) 12

1-6-4-3- تخلیه قوس الكتریكی.. 13

1-6-4-4- اتوكلاو. 13

1-6-5- مقایسه‌ی خواص نانو لوله بورون نیترید با نانو لوله‌ی كربنی.. 13

1-6-5-1- الكترونگاتیویته. 14

1-6-5-2- شكل ظاهری.. 15

1-6-5-3- رسانایی و لومیسانس… 15

1-6-5-4- خواص مكانیكی و حرارتی.. 16

1-6-5-5- كاربرد. 16

1-6-6- كاربردهای نانو لوله بورون نیترید. 16

1-6-6-1- ذخیره هیدروژن. 16

1-6-6-2- نانو پركننده در كامپوزیت‌ها 16

1-6-6-3- سازگاری با بافت زنده و كاربرد آن. 17

1-6-6-4- كاربردهای دیگر. 17

1-7- مروری بر تحقیقات گذشته. 19

فصل دوم: مباحث تئوری.. 26

2-1- مقدمه. 27

2-2- مكانیک مولكولی (MM) 27

2-3- مكانیک كوانتومی (QM) 28

2-3-1- روش‌های نیمه تجربی.. 31

2-3-1-1- روش‌های تجربی میدان نیرو(مكانیک مولكولی) 31

2-3-2- روش‌های ab-initio. 32

2-3-3- توانایی‌های روش ab-initio. 32

2-3-4- محدودیت‌های روش ab-initio. 33

2-3-5- نكات قوت روشن ab-initio. 33

2-3-6- توابع پایه (basis set) 33

2-3-6-1- سری‌های پایه‌ی ظرفیتی ـ شكافته. 34

2-3-6-2- سری پایه‌ی قطبیده 35

2-3-6-3- سری پایه پخش شده 35

2-3-6-4- سری پایه‌ی اندازه‌ی حركت زاویه‌ای بالا. 35

2-3-7- روش هارتری ـ فاك… 36

2-3-7-1- روش هارتری ـ فاك محدود شده (RHF) و محدود نشده (UHF) 37

2-3-8- گرادیان و مشتقات مرتبه‌ی دوم هارتری ـ فاك… 37

2-3-9- همبستگی الكترونی.. 37

2-3-10- تئوری اختلال. 38

2-3-11- تئوری تابع چگال. 39

2-3-11-1- معادلات كوهن ـ شم. 41

2-3-11-2- اوربیتال‌های كوهن ـ شم. 42

2-3-11-2- روش چگالی موضعی (LDA) 44

2-3-11-4- روش‌های تصحیح گرادیان. 46

2-3-11-5- مزایا و معایب روش DFT. 46

 

2-4- روش‌های كامپیوتری.. 48

2-4-1- گوسین 98 (Gaussian 98) 48

2-4-2- نرم‌افزار Gauss view.. 50

2-4-3- هایپر كم. 50

2-4-4- Chem Draw.. 51

2-5- تاریخچه‌ NMR.. 51

2-6- محاسبات آغازین پارامترهای NMR.. 52

2-6-1- روش‌های محاسبات كامپیوتری.. 53

2-6-2- روش GIAO.. 53

2-6-3- روش LGLO.. 54

فصل سوم: روش كار و بررسی داده‌ها 56

فصل چهارم: نتایج.. 75

4-1- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین. 76

4-2- بررسی نتایج حاصل برای ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف… 79

منابع.. 90

 

فهرست جداول

جدول (1-1) ویژگی‌های نانو لوله بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله كربنی.. 14

جدول (1-2) بهبود هدایت گرمایی كامپوزیت‌های پلی مری نانو لوله‌های بورون نیترید. 17

جدول (2-1) مقایسه‌ی عملكرد روش‌های مختلف DFT (شباهت نتایج حاصل از روش MP2 یا روش تئوری تابعیت قابل توجه است) 47

جدول (3-1) مقادیر پارامترهای ترمودینامیكی برای نانو لوله B21N21 تحت متدها و توابع گوسی مختلف در محیط گازی و دمای 298 كلوین   61

جدول (3-2) مقدار گشتاور دو قطبی تركیبی B21N21 در متدها و توابع كوسی مختلف در فاز گاز و دمای 298 كلوین.. 61

جدول (3-3) توابع ترمودینامیكی به‌دست آمده در حال‌های مختلف تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G.. 63

جدول (3-4) باركلی ایجاد شده در حلال‌‌های مختلف.. 64

جدول (3-5) مقدار گشتاور دو قطبی تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال‌های مختلف.. 65

جدول (3-6) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در فاز گاز و دمای 298 كلوین   66

جدول (3-7) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال آب.. 68

جدول (3-8) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال نیترومتان  69

جدول (3-9) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال اتانول. 70

جدول (3-10) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال استون  71

جدول (3-11) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال دی‌كلرواتان  72

جدول (3-12) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال كلروفرم  73

جدول (3-13) مقادیر پارامترهای NMR مربوط به تركیب B21N21 تحت متد B3LYP و تابع پایه 6-31G در حلال تترا کلرید کربن   74

فهرست اشكال و نمودار

شكل (1-1)الف: ساختار كلی نانو لوله‌های تك لایه و چند لایه. 6

ب: نانو لوله تك لایه و چند لایه كربنی.. 6

شكل (1-2)الف: ساختار نانو لوله كربنی بسته با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

ب: ساختار نانو لوله بورون نیترید باز با پیكربندی (a) صندلی شكل (b) زیگزاگی و © كایرال. 8

شكل (1-3) ساختار نانو لوله بورون نیترید با فرمول عمومی  برای 10-1=n. 9

شكل (1-4) ساختارهای (a) صندلی، (b) زیگزاگ و © كایرال نانو لوله بورون نیترید. 11

شكل (1-5) نانو لوله كربنی و نانو لوله بورون نیترید. 14

شكل (1-6) شكل ظاهری نانو لوله كربنی (a) و نانو لوله بورون نیترید (b) 15

شكل (1-7) (a) تصویر TEM از نانو لوله بورون نیترید با ساختار فنجانی انباشته. (b) تصویر بزرگنمایی شده HREM نانو لوله © مدل ساختاری نانو لوله دارای چهار دیواره‌ای با ساختار فنجانی انباشته (d) تصویر TEM از نانو لوله بامبو مانند و (e) تصویر بزرگنمایی شده HREM مربوط به بخشی از تصویر d كه با فلش سفید نشان داده شده است. 18

شكل (3-1) ساختار B21N21 از ابعاد مختلف.. 59

شكل (4-1) نمودار انرژی آزاد گیبس در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 76

شكل (4-2) نمودار آنتالپی در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 77

شكل (4-3) نمودار انرژی درونی در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 77

شكل (4-4) نمودار zero point energy در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 78

شكل (4-5) نمودار ممان دو قطبی سیستم B21N2 در متدها و توابع پایه‌ی مختلف.. 79

شكل (4-6) نمودار گشتاورهای دو قطبی سیستم B21N21 در حلال‌های مختلف.. 80

شكل (4-7) نمودار бise برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 80

شكل (4-8) نمودار бaniso برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 81

شكل (4-9) نمودار d برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 81

شكل (4-10) نمودار h برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 82

شكل (4-11) نمودار Dб برای اتم‌های مختلف ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 82

شكل (4-12) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 83

شكل (4-13) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در حلال آب.. 83

شكل (4-14) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در نیترومتان. 84

شكل (4-15) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در اتانول. 84

شكل (4-16) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در استون. 85

شكل (4-17) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در 2 و 1- دی‌كلرو اتان. 85

شكل (4-18) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در كلروفرم. 86

شكل (4-19) نمودار پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ی سیستم B21N21 در تتراكلرید كربن.. 86

شكل (4-20) نمودار بار كلی اتم‌ها بر حسب ساختار B21N21 در حلال‌های مختلف.. 87

شكل (4-21) نمودار باركلی اتم‌ها بر حسب ساختار B21N21 در فاز گازی و دمای 298 كلوین.. 87

شكل (4-22) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B21N21 در حلال قطبی آب.. 88

شكل (4-23) نمودار باركلی اتم‌ها برحسب ساختار B21N21 در حلال غیرقطبی تتراكلریدكربن.. 88

 

 

فصل اول

 

مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

 

1-1- مقدمه

با نگاهی به تاریخ علم و تكنولوژی می‌توان مشاهده كرد كه اختراع و اكتشافات جدید راهبردی نو در عرصه زندگی بشر ایجاد كرده است، به گونه‌ای كه هر اختراع و اكتشافی عموماً جهت راحتی و آسایش بشر بوده است ولی در برخی موارد انسان با استفاده نادرست از این فناوری‌ها خود مسیر زندگی خویش را تغییر داده است و هر اختراعی بر شاخه‌های دیگر علوم نیز تأثیرگذار بوده است.

سال 1959 سالی تاریخی برای علوم و تكنولوژی است زیرا در این سال اتفاق‌های عظیمی به وقوع پیوست كه شامل پرتاب اولین شیء فضایی به ماه، ساخت اسیدهای نوكلئیک مصنوعی و ساخت اولین دستگاه زیراكس بود.[3]

در روزهای آخر سال 1959 ریچارد فاینمن[1] مشهورترین فیزیكدان دهه 60 میلادی، پیشنهاد كرد كه می‌توان اتم‌های مجزا را دستكاری كرد و مواد و ساختارهای كوچكی را تولید نمود كه خواص متفاوتی دارد. در آن زمان این فعالیت را نانوتكنولوژی نمی‌نامیدند. ریجارد فاینمن در سال 1965 موفق به ساخت سیلیكون‌های منفذدار و تولید نانوذرات فلزی شد و در همین سال برنده‌ی جایزه‌ی نوبل فیزیک شد. اریک دركسلر؛ دانشجوی فاینمن فعالیت‌های استاد خود را ادامه داد و یک تصویر اساس سیستم‌های ماشینی مولكولی ارائه داد و به فعالیت‌های خود و استادش نام «نانوتكنولوژی[2]» داد. در سال 1966 ریچارد فاینمن موفق به ساخت اولین وسیله در حد نانو شد.[3]

پیشوند نانو در اصل یک كلمه‌ی یونانی است. معادل لاتین این كلمه Dwarf است كه به معنی كوتوله و كوتاه قد است. یک نانومتر یک میلیاردیم متر () است. این مقدار حدود 4 برابر قطر یک اتم است، مكعبی با ابعاد 2/5 نانومتر ممكن است حدود 1000 اتم را شامل شود.[4]

1-2- نانو تكنولوژی

نانوتكنولوژی، از دو بخش نانو و تكنولوژی تشكیل یافته است. نانو از كلمه‌ی یونانی نانوس به معنای كوتوله آمده است و به پیشوند 9-10 متر اطلاق می‌شود. در بخش دوم یعنی تكنولوژی، سخن از یک علم جدید و ناآشنا نیست بلكه فن و تكنیكی است كه به ما می‌آموزد چطور از دانسته‌های قبلی خود استفاده كنیم.

به بیان ساده علم نانو مطالعه‌ی اصول اولیه‌ی مولكول‌ها و ساختارهای با ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر است این ساختارها را نانو ساختار می‌نامیم. نانو تكنولوژی، كاربرد این ساختارها در دستگاه‌های با اندازه‌ی نانومتری است.[3]

تعریف دیگری كه می‌توان از نانو تكنولوژی ارائه نمود این است كه نانوتكنولوژی شكل جدیدی از ساخت مواد به وسیله‌ِی كنترل و دستكاری واحدهای ساختمانی آنها در مقیاس نانو می‌باشد. می‌توان گفت كه نانوتكنولوژی تولید كارآمد مواد و دستگاه‌ها و سیستم‌ها با كنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره‌برداری از خواص و پدیده‌های نوظهوری است كه در مقیاس نانو توسعه یافته‌اند.[2]

شاید این سؤال در ذهن به وجود آید كه چه چیزی در مقیاس نانومتر وجود دارد كه یک تكنولوژی بر پایه‌ی آن بنا نهاده شده است، آنچه باعث ظهور نانوتكنولوژی شده نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد است، این موضوع یكی از مهمترین خصوصیات مواد تولید شده در مقیاس نانو است. در مقیاس نانو اشیاء شروع به تغییر رفتار می‌كنند و رفتار سطوح بر رفتار توده‌ای ماده غلبه می‌كند. در این مقیاس برخی روابط فیزیكی كه برای مواد معمولی كاربرد دارد نقض می‌شوند. در حقیقت در این مقیاس قوانین فیزیک كوانتوم وارد صفحه می‌شوند و امكان كنترل خواص ذاتی ماده وجود نخواهد داشت.[1]

1-3- نیروهای مؤثر در ابعاد نانومتری

نیروهایی كه اتم‌ها را با یكدیگر پیوند می‌دهند به انواع زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

1-3-1- نیروهای واندروالس[3]

علاوه بر کار رده‌بندی مذکور، با نگاهی به انواع دیگر چالش‌ها، تحقیقات انجام‌شده، و مسائل متنوع مرتبط با کاوش در نظرات متنی کاربران (مانند تشخیص شخص بیان کننده‌ی نظر، تشخیص درجه‌ی شدت گرایش، شناسایی نظرات نامطلوب، و…)، ایده‌ی جدید ایجاد یک موتور جستجوی نظرات مطرح و معماری پیشنهادی برای آن ارائه شده است.

 

کلمات کلیدی : کاوش در نظرات، تجزیه‌وتحلیل احساس، تعیین قطبیت احساس، رده‌بندی احساس، شناسایی گرایش احساس، موتور جستجوی نظرات.

 

 

 

فهرست مطالب

فصل1 مقدمه……………………………………………………………………….. 1

1-1. مقدمه و ضرورت تحقیق …………….2

1-2. اهداف تحقیق ………………………..5

فصل2 پیشینه‌تحقیق…………………………………………………………….. 7

2-1. مقدمه…………………………………………………………………………. 8

2-2. چالش‌ها و کار‌های مرتبط با حوزه‌ی کاوش در نظرات …… … …..8

2-2-1. شناسایی شخص صاحب نظر…………………………………………….. 8

2-2-2. تشخیص هدف نظر اظهار‌شده……………………………………………. 9

2-2-3. درجه‌بندی نظر……………………………………………………………. 9

2-2-4. جستجو و یافتن متون هدف…………………………………………….. 10

2-2-4-1. تشخیص موضوع………………………………………………….. 10

2-2-4-2. تشخیص زبان……………………………………………………… 10

2-2-4-3. تشخیص وجود نظر……………………………………………….. 11

2-2-5. سطح مطالعه‌ی گرایش احساس…………………………………………. 11

2-2-6. منابع لغوی………………………………………………………………. 11

2-2-7. مشخصه‌ های استفاده‌شده در مطالعات قبلی……………………………… 12

2-2-8. خلاصه‌سازی…………………………………………………………….. 12

2-2-9. وزن‌دهی…………………………………………………………………. 12

2-2-10. شناسایی نظرات نامطلوب……………………………………………… 13

2-2-11. پیش‌پردازش‌های لازم بر روی متن……………………………………. 13

2-3. ضعف‌هایی در مطالعات قبل که در راستای رفع آن‌ ها تلاش شده است . 14

فصل3 معماری پیشنهادی برای یک موتور جستجوی نظرات…………………… 15

3-1. مقدمه……………………………………………………………………….. 16

3-2. واسط کاربر…………………………………………………………………. 16

3-3. مدیریت‌کننده‌ی جستجو……………………………………………………. 17

3-4. خلاصه‌ساز نتایج……………………………………………………………. 17

3-5. رتبه‌بند………………………………………………………………………. 17

3-6. گسترش‌دهنده‌ی پرس‌و‌جو…………………………………………………. 18

3-7. پایگاه‌داده‌ی اطلاعات تحلیل‌شده…………………………………………… 18

3-8. خزش‌گر متمرکز……………………………………………………………. 18

3-8-1. شناسایی وجود احساس……………………………………………… 19

3-8-2. تشخیص موضوع…………………………………………………….. 19

3-8-3. تشخیص زبان………………………………………………………… 19

3-9. پایگاه‌داده‌ی اسناد خام………………………………………………………. 19

3-10. تجزیه‌و‌تحلیل داده‌ها………………………………………………………. 19

3-10-1. تشخیص هدف عقیده………………………………………………. 20

3-10-2. تشخیص شخص بیان کننده‌ی اظهار‌نظر……………………………. 20

3-10-3. رده‌بندی احساس…………………………………………………… 20

3-10-4. تشخیص نظرات نا‌مطلوب………………………………………….. 20

3-10-5. وزن‌گذاری نظر……………………………………………………… 20

3-10-6. تجزیه‌و‌تحلیل شبکه‌های اجتماعی………………………………….. 21

3-11. پیش‌پردازش اسناد و متون………………………………………………… 21

3-11-1. استخراج جملات…………………………………………………… 21

3-11-2. قطعه‌بندی…………………………………………………………… 22

3-11-3. بررسی املا………………………………………………………….. 22

3-11-4. ریشه‌یابی……………………………………………………………. 22

3-11-5. نرمال‌سازی………………………………………………………….. 22

3-11-6. تجزیه……………………………………………………………….. 23

3-11-7. برچسب‌گذاری اجزاء گفتار………………………………………… 23

3-12. پایگاه داده‌ی اطلاعات پیش‌پردازش‌شده………………………………….. 23

فصل4 روش تحقیق، آزمایش‌ها، و نتایج………………………………………… 25

 

4-1. مقدمه……………………………………………………………………….. 26

4-2. انتخاب زمینه……………………………………………………………….. 26

4-3. انتخاب و استخراج نظرات…………………………………………………. 27

4-4. مشخصه‌ های مورد استفاده………………………………………………….. 28

4-5. پیش‌پردازش‌های انجام‌شده و استخراج بردار‌های مشخصه………………… 30

4-6. انتخاب رده‌بند‌ها……………………………………………………………. 31

4-7. آزمایش‌های انجام‌شده……………………………………………………… 32

4-8. تحلیل نتایج…………………………………………………………………. 41

4-8-1. بهترین نتایج………………………………………………………….. 41

4-8-2. بررسی ترکیب دو مشخصه‌ی “گرایش آغازگر”، و “نشانه‌های سؤال”.. 41

4-8-3. بررسی افزودن مشخصه‌ی “صفات و قیود استخراج شده به صورت خود‌کار” به دو مشخصه‌ی قبل……………………………………………………. 42

4-8-4. بررسی تک‌تک مشخصه‌ ها…………………………………………… 43

4-8-5. بررسی لحاظ و عدم لحاظ “نرمال‌سازی” و “تعداد رخداد” مشخصه‌ ها. 44

4-8-6. بررسی رده‌بندهای مورد استفاده……………………………………… 45

4-8-7. بررسی تاثیر حذف برخی از صفات و قیود وابسته به زمینه…………. 46

4-8-8. بررسی برخی از رده‌بند‌های مهم و شناخته‌شده‌ی دیگر……………… 46

فصل5 نتیجه‌گیری و کار‌های آتی………………………………………………… 48

5-1. نتیجه‌گیری………………………………………………………………….. 49

5-2. کار‌های آتی…………………………………………………………………. 50

مراجع و ماخذ……………………………………………………………………. 51

پیوست الف: 50 اظهار‌نظر استفاده شده (از 30 خبر)، به‌همراه مشخصه‌ های استخراج‌شده از داخل آن‌ ها………………………………………………………. 55

واژه‌نامه‌ فارسی- انگلیسی………………………………………………………… 86

واژه‌نامه‌ انگلیسی- فارسی………………………………………………………… 88

چکیده‌ی انگلیسی .. 90

 

 

 

فهرست جداول

جدول4-1. نتایج بدست‌آمده با لحاظ تعداد رخداد و بدون نرمال‌سازی توسط رده‌بند Naïve Bayesian…………………………………………………………… 34

جدول4-2. نتایج بدست‌آمده با لحاظ تعداد رخداد و بدون نرمال‌سازی توسط رده‌بند SVM………………………………………………………………………. 35

جدول4-3. نتایج بدست‌آمده با لحاظ تعداد رخداد و بصورت نرمال‌‌شده توسط رده‌بند Naïve Bayesian…………………………………………………………… 36

جدول4-4. نتایج بدست‌آمده با لحاظ تعداد رخداد و بصورت نرمال‌‌شده توسط رد‌بند SVM……………………………………………………………………….. 37

جدول4-5. نتایج بدست‌آمده بدون لحاظ تعداد رخداد توسط رده‌بند Naïve Bayesian…………………………………………………………………………. 38

جدول4-6. نتایج بدست‌آمده بدون لحاظ تعداد رخداد توسط رده‌بند SVM……. 39

جدول4-7. نتایج آزمایش مجدد 3 حالت منتخب پس از افزودن صفات و قیود وابسته به زمینه در کنار نتایج قبل…………………………………………………. 40

جدول4-8. نتایج استفاده از رده‌بند‌های دیگر در کنار نتایج قبل برای 4 حالت منتخب……………………………………………………………………………. 40

 

فهرست اشکال

شکل3-1. معماری پیشنهادی برای یک “موتور جستجوی نظرات”……………… 24

 

 

 

 

 

فصل‌1

مقدمه

 

 

1-1. مقدمه و ضرورت تحقیق

اطلاع از نظر دیگران از نقطه‌نظرات گوناگون دارای اهمیت فراوانی است. تصور کنید که قصد دارید کالا یا خدماتی را خریداری کنید. آگاهی از نظر مثبت یا منفی افرادی که قبلا آن کالا یا خدمات را خریداری کرده‌اند چقدر برای شما اهمیت دارد؟ آیا نظر آن‌ ها می‌تواند بر تصمیم شما تاثیر‌گذار باشد؟ اگر یک شرکت خدماتی داشتید به چه میزان علاقه‌مند به اطلاع از نظر مخاطبین خود در رابطه با مطلوبیت یا عدم مطلوبیت خدمات خود بودید؟ آیا اطلاع از نظر آن‌ ها در اتخاذ تصمیمات بهتر به شما کمک می‌کرد؟ اگر یک کاندیدای انتخاباتی بودید تمایل داشتید تا از اقبال یا عدم اقبال رای‌دهندگان نسبت به خود خبر داشته باشید؟

اگر به اطرافمان نگاه کنیم می‌بینیم که افراد حقیقی و حقوقی گوناگون از شرکت‌های بزرگ و سیاستمداران گرفته، تا افراد عادی جامعه در تصمیمات کوچک و بزرگ خود تحت تاثیر نظرات دیگران قرار دارند. طبیعتاً در چنین وضعیتی اطلاع از نظرات افراد اهمیت فراوانی پیدا می‌کند.

از طرف دیگر با ظهور وب و گسترش مشارکت کاربران در سال‌های اخیر به‌ خصوص با ظهور پدیده‌هایی مثل وبلاگ‌ها[1] و شبکه‌های اجتماعی[2]، و تمایل کاربران برای اظهار و به اشتراک‌گذاری نظرات خود پیرامون مسائل مختلف، شاهد حجم انبوهی از نظرات مکتوبی هستیم که هرگز تاکنون با این حجم، تنوع، و آسانی در دسترس قرار نداشته‌اند. این موضوع به‌همراه اهمیت ذکر‌شده در مورد اطلاع از نظر دیگران توجه محققین علوم کامپیوتر بویژه محققین حوزه‌ی داده‌کاوی[3] را به‌خود جلب کرده است و موجب شکل‌گیری حوزه‌ای جدید تحت عنوان “کاوش در نظرات[4]” گردیده است. بر اساس [1] شاید بتوان سال 2001 میلادی را نقطه‌ی عطفی برای این توجهات دانست.

به مرور زمان ابعاد گوناگون جدیدی در حوزه‌ی کاوش در نظرات نمایان گشتند و تحقیقات متنوعی در رابطه با هر یک از این ابعاد شکل گرفتند. به عنوان نمونه نیاز به اطلاع از هویت و مشخصات شخصی که یک نظر را اظهار کرده است مثلا برای تعیین میزان سودمندی آن اظهار نظر، و یا نیاز به تشخیص نظراتی که برای اهداف نامطلوب (از قبیل تبلیغات جهت‌دار به‌نفع یا بر‌علیه یک کالا) درج شده‌اند از جمله‌ی این ابعاد هستند. مروری بر تحقیقات انجام‌شده در حوزه‌ی کاوش در نظرات را می‌توان در [1] و [2] دید. در فصل دو به معرفی ابعاد گوناگون این حوزه و نیز چالش‌های مشترک این حوزه با حوزه‌های دیگر متن‌کاوی[5] (نظیر قطعه‌بندی متن[6] و برچسب زدن اجزاء گفتار[7]) خواهیم پرداخت.

وقتی شخصی در رابطه با چیزی نظری را بیان می‌کند، این نظر می‌تواند حاوی ویژگی‌های  احساسی نظیر خشم، ترس، خوشحالی، و … باشد. از جمله‌ی ویژگی‌های احساسی موجود در نظرات که از مهمترین و اولیه‌ترین بحث‌هایی بوده که در حوزه‌ی کاوش در نظرات مطرح بوده است، گرایش یا به عبارت دیگر مثبت یا منفی بودن نظر اظهار‌شده در مورد هدف اظهار‌نظر است. از تشخیص این ویژگی احساسی در ادبیات این حوزه تحت عناوین “رده‌بندی احساس[8]”، “تحلیل احساس[9]”، “تشخیص قطبیت احساس[10]”، و “تشخیص گرایش احساس[11]” یاد می‌شود. برای مثال اظهار‌نظر “تصویر این تلویزیون خیلی با کیفیت است” حاوی احساس مثبت نسبت به کیفیت تصویر تلویزیون است و در طبقه‌بندی مثبت قرار می‌گیرد، و اظهار‌نظر “تماشای این فیلم را به کسی توصیه نمی‌کنم” حاوی احساس منفی نسبت به فیلم مورد نظر است.

آگاهی از “گرایش احساس در نظرات[12]” کاربران در حوزه‌های مختلف از قبیل تجارت، سیاست، تعامل بین انسان و کامپیوتر (برای تعیین نوع عکس‌العمل ماشین بر اساس نظر انسان)، و در انواع تصمیم‌گیری‌های افراد حقیقی و حقوقی کاربرد فراوانی دارد که در آغاز بحث برخی از آن‌ ها مورد اشاره قرار گرفتند. این موضوع به‌همراه حجم پایین کار انجام‌شده‌ی مرتبط در حوزه‌ی زبان فارسی (در جستجوی انجام‌شده هیچ مقاله‌ی منتشر‌شده‌ای در این حوزه برای زبان فارسی یافت نشد)، انجام مطالعه در این رابطه برای نظرات بیان‌شده به زبان فارسی را ضروری می کند.

علاوه‌بر نیاز به تحقیقات در حوزه‌ی مذکور، اکنون پس از حدود یک دهه که از شروع مطالعات در زمینه‌ی کاوش در نظرات می‌گذرد و ابعاد گوناگونی از آن روشن شده و تا حدودی برروی آن‌ ها تحقیق شده است، جای خالی سیستمی که از محصولات خروجی از تحقیقات این حوزه‌های تحقیقاتی، به صورت مجتمع و ترکیبی بهره ببرد و با تجمیع و هماهنگی بین آن‌ ها همراه با بهره گرفتن از محصولات تحقیقات زمینه‌های مرتبط دیگر، به ارائه‌ سرویس‌های کاربردی و ترکیبی‌ای بپردازد که به‌تنهایی توسط هیچ‌یک از این بخش‌ها و بدون همکاری با بخش‌های دیگر امکان‌پذیر نخواهد بود دیده می‌شود. چنین سیستمی که کاربران بتوانند انواع گوناگون از نیاز‌های خود را به‌خوبی به آن منتقل کنند و آن‌ ها را در مدت زمان کوتاهی دریافت کنند قطعا مورد استقبال شدید کاربران مختلف قرار خواهد گرفت. به عنوان مثال ممکن است تولید کنندگان یک کالای تخصصی با کاربرد صنعتی، نیاز به آگاهی از گرایش نظرات افرادی که دارای تخصص در آن صنعت هستند در رابطه با آن کالای خاص و به صورت خلاصه‌شده داشته باشند. در چنین حالتی سیستم با بهره گرفتن از محصول بدست‌آمده از تحقیقات انجام‌شده برای تشخیص هویت اظهارنظرکنندگان و استخراج خصوصیات آن‌ ها، نظراتی که توسط افراد مورد‌نظر بیان شده‌اند را شناسایی می‌کند؛ سپس از میان آن‌ ها با بهره گرفتن از محصول تحقیقات انجام‌شده برای تشخیص هدف اظهارنظر، نظراتی که در رابطه با کالای مورد نظر بیان شده‌اند را جدا می‌کند؛ بعد از آن مثبت یا منفی بودن گرایش این نظرات را با بهره گرفتن از محصول بدست‌آمده از تحقیقات مربوط به “تشخیص گرایش احساس” تعیین می‌کند؛ و نهایتاً با بهره گرفتن از محصول بدست‌آمده از تحقیقات انجام‌شده در رابطه با خلاصه‌سازی نتایج حاصل را خلاصه‌سازی کرده و به کاربر نمایش می‌دهد. مثال‌های دیگری از نیازهایی متنوعی که کاربران مختلف می‌توانند با در اختیار داشتن چنین سیستمی به آن‌ ها دستیابی پیدا کنند عبارتند از : یافتن اشخاصی که در رابطه با یک هدف خاص دارای نظر مثبت هستند، یافتن نظرات منفی  که در رابطه با هدفی خاص و در یک بازه‌ی زمانی خاص بیان شده‌اند، و یافتن گرایش کاربرانی که در یک منطقه‌ی خاص سکونت دارند و در محدوده‌ی سنی خاصی هستند نسبت به یک موضوع اجتماعی.

 

1-2. اهداف تحقیق

بر اساس ضرورتی که برای کار در حوزه‌ی تشخیص گرایش احساس در نظرات کاربران بویژه در زبان فارسی ذکر شد در فصل چهار از این پروژه به این موضوع می‌پردازیم و سعی در رده‌بندی[13] گرایش نظرات کاربران در غالب دو رده‌ی مثبت و منفی خواهیم داشت.

بنابر [2] این مسئله می‌تواند در قالب یک مسئله‌ی “یادگیری تحت نظارت[14]” بیان شود که دارای رده‌های مثبت، منفی، و خنثی است و داده‌های استفاده‌شده (برای آموزش[15] و آزمایش[16]) در تحقیقات موجود در این رابطه، اغلب نظراتی است که کاربران در مورد کالاها اظهار کرده‌اند. مزیت استفاده از این داده‌ها آماده بودن آن‌ ها به دلیل مشخص بودن مثبت، منفی، یا خنثی بودن آن‌ ها ذکر شده است.

برای فراهم کردن داده‌های مورد بررسی در این پایان‌نامه، پس از بررسی زمینه‌های گوناگون نظیر نظرات کاربران در شبکه‌های اجتماعی، و نظرات کاربران در مورد گوشی‌های موبایل، نهایتا نظرات کاربران در یکی از پربازدید‌ترین پایگاه‌های خبری یعنی پایگاه خبری تابناک انتخاب گردید. به‌روز بودن و متنوع بودن اخبار درج‌شده در این پایگاه بستر مناسبی برای ارزیابی نظرات مردم در رابطه با موضوعات گوناگون از قبیل سیاسی، اجتماعی، و اقتصادی را فراهم می‌کند.

به‌طور خلاصه هدف از کار انجام‌شده در فصل چهار از این پایان‌نامه تشخیص مثبت یا منفی بودن گرایش احساس موجود در نظرات کاربران سایت خبری پربازدید تابناک با بهره گرفتن از برخی رده‌بندهای شناخته‌شده و مشخصه‌ های جدید ارائه‌شده است. در این راستا تلاش می‌شود تا قابلیت رده‌بند‌های مورد استفاده و حالات و ترکیب‌های گوناگون مشخصه‌ های معرفی‌شده مورد بررسی قرار گیرند.

در راستای نیاز به استفاده‌ی مجتمع از دستاورد‌های تحقیقات مختلف زیر‌مجموعه‌ی حوزه‌ی کاوش در نظرات و تحقیقات حوزه‌های دیگر و ارائه‌ خدمات ترکیبی مورد درخواست کاربران که در بخش 1-2 مطرح شد، هدف از فصل سه ارائه‌ ایده‌ی جدیدی در حوزه‌ی کاوش در نظرات است که به رفع این نیاز کمک کند. در این فصل تلاش خواهد شد تا با در کنار هم قرار دادن محصولات تحقیقات انجام‌شده در حوزه‌ی کاوش در نظرات و برخی حوزه‌های مرتبط پردازش متن، هماهنگی میان آن‌ ها، الهام گرفتن از معماری موتور‌های جستجوی دیگر، و ارائه‌ نوآوری، ایده و معماری پیشنهادی برای سیستمی تحت عنوان “موتور جستجوی نظرات” ارائه شود.

[1] Weblog

[2] Social Network

[3] Data Mining

[4] Opinion Mining

[5] Text Mining

[6] Tokenization

[7] Pos Tagging

[8] Sentiment Classification

[9] Sentiment Analysis

[10] Sentiment Polarity Identidfication

[11] Sentiment Orientation Identification

[12] Sentiment Orientation of Reviews

فهرست مطالب

فصل اول : مقدمه

1-1   مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2  نیمرساناهای مغناطیسی رقیق  ……………………………………………………………………………………………………………………………………..2

1-3  ساختار بلوری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-4  ساختارنواری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 6

1-5  نظریه مغناطیسی مواد …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 7

1-5-1 مغناطش ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 7

1-5-2 پارامغناطیس ها ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8

1-5-3  فرومغناطیس ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 9

1-5-4  دیامغناطیس ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10

1-5-5  پادفرومغناطیس ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 10

1-5-6 فری مغناطیس ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10

1-6  برهم کنش دوقطبی دوقطبی ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 11

1-7  برهم کنش تبادلی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 12

فصل دوم : نظریه تابع چگالی و حل معادلات کوهن – شم

2-1  مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 16

2-2  روش کوانتومی حل یک سیستم بس ذره ای …………………………………………………………………………………………………………… 17

2-3  تقریب بورن – اپنهایمر ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 19

2-4  تقریب هارتری – فوک ………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 21

2-5  چگالی الکترون ها ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 23

2-6  نظریه تابعی چگالی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 25

2-7  نظریه توماس – فرمی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 26

2-8  قضایای هوهنبرگ – کوهن ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 28

2-8-1 قضیه اول هوهنبرگ – کوهن ………………………………………………………………………………………………………………………………… 28

2-8-2 قضیه دوم هوهنبرگ – کوهن ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 30

2-9  معادلات تک الکترونی کوهن – شم ………………………………………………………………………………………………………………………….. 31

2-10 تابع انرژی تبادلی – همبستگی ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 35

2-10-1 تقریب چگالی موضعی …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 35

2-10-2 تقریب شیب تعمیم یافته …………………………………………………………………………………………………………………………………….. 36

2-10-3 تقریب شیب تعمیم یافته وو – کوهن …………………………………………………………………………………………………………………. 38

2-10-4 تابع های هیبرید ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 38

2-11 روش های حل معادلات کوهن – شم ………………………………………………………………………………………………………………………39

2-11-1 روش امواج تخت بهبود یافته (APW) ……………………………………………………………………………………………………………… 40

2-11-2 روش امواج تخت بهبود یافته خطی (LAPW) ………………………………………………………………………………………………… 41

2-11-3 روش امواج تخت بهبود یافته خطی با اوربیتال های موضعی (LAPW+LO) ………………………………………………. 42

فصل سوم : مروری بر کارهای دیگران

3-1  مطالعات تئوری ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

3-1-1  سولفیدروی خالص (ZnS) ………………………………………………………………………………………………………………………………….. 44

3-2  مروری بر کارهای نظری صورت گرفته روی DMS ها …………………………………………………………………………………………… 46

 

3-2-1 ZnS:Cr  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46

3-2-2  ZnS:Mn  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 48

3-2-3  ZnS:Fe   ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 50

3-3  مطالعات تجربی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54

3-3-1 ZnS:Cr  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 54

3-3-2 ZnS:Fe   …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 57

3-3-3  ZnS:Mn  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 60

فصل چهارم : بررسی خواص الکترونی ومغناطیسی ZnS خالص و آلایش یافته با عناصرواسطه

4-1  جزئیات محاسبات ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 64

4-1-1  بهینه سازی پارامترهای ورودی …………………………………………………………………………………………………………………………….. 65

4-2 بررسی خواص مغناطیسی نیمرساناهای ZnS:TM …………………………………………………………………………………………………. 71

4-2-1 فاز پایدار حالت پایه نیمرساناهای ZnS:TM ……………………………………………………………………………………………………… 71

4-2-2 محاسبه ساختارنواری ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 74

4-2-3 چگالی حالات (DOS) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………83

4-2-3-1 بررسی چگالی حالات و خواص مغناطیسی ZnS خالص………………………………………………………………………………….. 83

4-2-3-2 بررسی چگالی حالات و خواص مغناطیسی ZnS آلاییده با عناصر مغناطیسی ………………………………………………. 86

4-3-3 بررسی گشتاورهای مغناطیسی در نیمرساناهای ZnS:TM ……………………………………………………………………………….. 96

نتیجه گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 98

مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 100

 

 

فهرست اشکال

 

فصل اول

شکل ( 1-1 ) : ساختار مکعبی زینک بلند …………………………………………………………………………………………………………………………… 4

شکل (1 -2 ) : ساختار شش گوشی وورت سایت که از دو زیر شبکه تنگ پکیده شش گوشی تشکیل شده است . بردارهای  ، بردار انتقال اولیه و نقاط انتهایی بردارهای پایه ،  در شکل مشخص است ………………………………………………………………. 5

شکل ( 1- 3) : ساختار نواری ZnS که با روش امواج تخت بهبودیافته خطی بدست آمده است ……………………………………… 6

فصل دوم

شکل ( 2-1 ) : تفکیک سلول واحد به I : ناحیه بین جایگاهی ، II : درون کره ها …………………………………………………………. 40

فصل سوم

شکل ( 3-1 ) : ساختارنواری سولفیدروی خالص ………………………………………………………………………………………………………………. 45

شکل ( 3-2 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی برای نمونه های ZnS آلاییده با کروم ، الف)اسپین بالا ، ب) اسپین پایین ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 46

شکل( 3-3 ) : نمودار چگالی حالات کلی سولفیدروی آلاییده با کروم………………………………………………………………………………. 47

شکل ( 3-4 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی برای نمونه سولفیدروی آلاییده با 25% منگنز ،الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 48

شکل ( 3-5 ) : نمودار چگالی کلی حالات سولفیدروی آلاییده آن با 25% منگنز(ZnS:Mn) ………………………………………… 49

شکل ( 3-6 ) : ساختار نواری با قطبش اسپینی برای نمونهZnS:Fe ، الف) اسپین پایین ،ب) اسپین پایین بالا …………… 50

شکل ( 3-7 ) : نمودار چگالی حالات کلی و جزئی سولفیدروی آلاییده با 25% آهن(ZnS:Fe) …………………………………….. 51

شکل ( 3-8 ) : مقایسه گاف نواری (ب) و ثابت شبکه (الف) نمونه آلاییده سولفیدروی برحسب نوع ناخالصی ……………… 52

 

شکل( 3-9 ) : مقایسه فاز فرومغناطیس و آنتی فرومغناطیس برای سولفیدروی آلاییده با فلزات واسطه  (V, Cr, Mn , Fe, Co, Ni)        …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 53

شکل( 3-10 ) : طیفXRD نمونه های ZnS:Cr……………………………………………………………………………………………………………… 55

شکل( 3-11 ) : ثابت شبکه بر حسب درصد ناخالصی های  نمونه های ZnS:Cr …………………………………………………………. 55

شکل ( 3-12 ) : طیف جذبی نمونه های خالص و  آلاییده با کروم…………………………………………………………………………………… 56

شکل( 3-13 ) : نمودار تغییرات گاف نواری نمونه های آلاییده در مقایسه با نمونه خالص سولفیدروی …………………………. 56

شکل ( 3-14 ) : طیف XRD نمونه های ZnS:Fe  ………………………………………………………………………………………………………… 57

شکل( 3-15 ) : طیف جذبی نمونه های ZnS:Fe مطالعه شده  ………………………………………………………………………………………. 58

شکل ( 3-16 ) : حلقه پسماند نمونه های ZnS:Fe با درصدهای آلایش متفاوت …………………………………………………………… 59

شکل ( 3-17 ) : طیف XRD نمونه ZnS:Mn  ……………………………………………………………………………………………………………….. 60

شکل ( 3-18 ) : طیف های XRD ثبت شده برای نمونه های سولفیدروی خالص و آلاییده با 03/0% منگنز و کروم ….. 61

شکل ( 3-19 ) : حلقه پسماند نمونه های خالص و آلاییده سولفیدروی  …………………………………………………………………………. 62

فصل چهارم

شکل ( 4-1 ) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه ZnS خالص ………………………………………………………………………… 69

شکل ( 4-2 ) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه سولفیدروی آلاییده با 25% کروم ……………………………………….. 69

شکل (4-3) : تغییرات انرژی کل برحسب حجم در نمونه سولفیدروی آلاییده با 25% منگنز …………………………………………. 70

شکل ( 4-4 ) : ساختارنواری نمونه خالص ZnS  ……………………………………………………………………………………………………………… 75

شکل ( 4-5 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(6.25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

شکل (4-6) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(12.5%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

شکل ( 4-7 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا . ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 77

 

شکل (4-8) : ساختارنواری نمونه ZnS:Cr(25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریبEECE، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 77

شکل( 4-9 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(6.25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 78

شکل( 4-10 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(6.25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریبEECE ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 78

شکل ( 4-11 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(12.5%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 79

شکل ( 4-12 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(12.5%) در فازآنتی فرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA ……………. 79

شکل ( 4-13) : ساختارنواری نمونه ZnS:Fe(25%) در فازفرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA ، الف) اسپین پایین ، ب) اسپین بالا……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 80

شکل ( 4-14) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(6.25%) در فازآنتی فرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA  …………… 80

شکل ( 4-15 ) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(12.5%) در فازآنتی فرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA……………. 81

شکل ( 4 -16) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(25%) در فازآنتی فرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریب GGA……………….. 81

شکل (4 -17) : ساختارنواری نمونه ZnS:Mn(25%) در فازآنتی فرومغناطیس با بهره گرفتن از تقریبEECE………………… 81

شکل ( 4-18) : چگالی حالات کلی محاسبه شده برای سولفیدروی خالص …………………………………………………………………….. 83

شکل ( 4-19 ) : چگالی حالات کلی سولفیدروی (اسپین بالا) و چگالی حالت های جزئی اوربیتال های s و p اتم روی  ….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 84

شکل ( 4-20 ) : چگالی حالات کلی سولفیدروی (اسپین بالا) وهمچنین چگالی حالت های جزئی مربوط به اوربیتال s وp اتم سولفور ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 85

شکل( 4-21 ) : چگالی حالت های کلی و جزئی سولفیدروی آلاییده با 25% اتم کروم الف) اوربیتال s ،ب) اوربیتال p ،ج) اوربیتال d اتم کروم . به منظور مقایسه سهم هر یک از اوربیتال ها در چگالی حالت های کل ، چگالی حالت کل نیز در این شکل هانمایش داده شده است ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. 88

شکل( 4-22 ) : چگالی حالت های کلی  و جزئی نمونه سولفیدروی آلاییده با کروم الف) با آلایش 25/6% ب) با آلایش 5/12%  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 88

شکل( 4-23 ) : چگالی حالت های کلی و جزئی نمونه :Cr(25%) ZnS ، الف) با بهره گرفتن از تقریب GGA ، ب) با بهره گرفتن از تقریب EECE  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 89

شکل(4-24) : چگالی حالت های کلی و   جزئی نمونه های سولفیدروی آلاییده با منگنز الف) با آلایش 25/6 % ،ب) با آلایش 5/12% ،ج) با آلایش 25% که با بهره گرفتن از تقریب GGA محاسبه شده اند ، د) ج) با آلایش 25% با بهره گرفتن از تقریب EECE محاسبه شده است ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 92

شکل(4-25) : چگالی حالت های کلی و   جزئی نمونه های سولفیدروی آلاییده با آهن الف) با آلایش 25/6 % ،ب) با آلایش 5/12% در فاز آنتی فرومغناطیس ،ج) با آلایش 5/12% در فاز فرومغناطیس ، د) با آلایش 25% از اتم آهن ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 95

 

فهرست جداول

فصل اول

جدول (1-1) : مقادیر گاف نواری و ثابت شبکه برخی ترکیبات گروه II-VI  …………………………………………………………………….. 3

فصل سوم

جدول (3-1) : مقادیر ثابت های شبکه و گاف های نواری گزارش شده در کارهای دیگران ……………………………………………. 44

جدول (3-2) : ثابت شبکه و گاف نواری با بهره گرفتن از تقریب GGA و LDA ………………………………………………………………… 45

جدول ( 3-3 ) : مقادیر ثابت شبکه محاسبه شده برای درصدهای آلایش متفاوت آهن ………………………………………………….. 57

جدول ( 3-4 ) : مقادیر گاف نواری بدست آمده برای درصدهای آلایش متفاوت آهن …………………………………………………….. 58

جدول ( 3-5 ) : مقادیر ثابت شبکه برای نمونه های خالص و آلاییده سولفیدروی با منگنز و کروم ……………………………….. 61

فصل چهارم

جدول ( 4- 1) : مقادیر شعاع مافین تین برای اتم های Zn ، S ، Cr ، Mn و Fe در هر یک از ترکیبات …………………… 65

جدول ( 4-2 ) : مقادیر شعاع یونی عناصر شرکت کننده در نمونه های آلاییده سولفیدروی ………………………………………….. 67

جدول ( 4-3 ): مقادیر ثابت های شبکه بدست آمده برای نمونه خالص و آلاییده با درصدهای ناخالصی متفاوت کروم ، آهن و منگنز ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 68

جدول (4-4): انرژی کل سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی مختلف در تقریب GGA………………………………………… 72

جدول (4-5): انرژی کل سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی مختلف در تقریب EECE ……………………………………… 72

جدول (4-6): مقایسه انرژی کل حالت پایه سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی مختلف  در تقریب GGA…………. 73

جدول (4-7): مقایسه انرژی کل حالت پایه سیستم ZnS:TM در فازهای مغناطیسی مختلف  در تقریب EECE……….. 73

جدول (4-8) : مقادیر گاف نواری در فاز پایدار حالت پایه ZnS:TM ……………………………………………………………………………… 82

جدول (4-9) : گشتاورمغناطیسی سولفیدروی آلاییده با یون های مغناطیسی آهن ، کروم و منگنز ……………………………… 97

 

فصل اول

مقدمه

 

1-1 مقدمه

هدف اصلی در صنعت اسپینترونیک ،کنترل وبکارگیری اسپین الکترون ها ، علاوه بربار آن هاست . ازچشم اندازهای این صنعت می توان به ساخت حافظه های غیرفرارسریع ، افزایش سرعت پردازش اطلاعات ،کاهش توان مصرفی و افزایش پکیدگی مدارهای مجتمع اشاره کرد . در این صنعت از ترکیباتی استفاده می شود که اولاً تکنولوژی لازم برای تهیه آن ها باشد وثانیاً دمای گذارآن ها بزرگ ( نزدیک دمای اتاق ) باشد.                                                                                                             مطالعات نظری صورت گرفته در این خصوص نشان می دهند که تنها ترکیبات پایه با گاف نواری بزرگتردمای گذار بالاتری از خود نشان می دهند . دمای گذار بالا جایی است که می توان این ترکیبات را تجاری کرد .

1-2 نیمرساناهای مغناطیسی رقیق

آلایش ترکیبات نیمرسانا با عناصرواسطه ( Cr , Mn , Fe , Co , Ni ) می تواند منجربه تولید موادی شوند که خاصیت مغناطیسی ازخود نشان می دهند که به چنین ترکیباتی اصطلاحاً نیمرساناهای مغناطیسی رقیق شده (DMS) می گویند .                                                                               یک دسته از ترکیباتی که در تولید DMS ها به عنوان ترکیب پایه استفاده می شوند ترکیبات گروه     II-VI  هستند . ترکیبات این گروه دارای گاف نواری پهن ومستقیم می باشند . این ترکیبات قابلیت انتشار نور حتی در دمای اتاق را دارند به همین دلیل این ترکیبات کاندیدای مناسبی برای ساخت قطعات اسپینترونیکی و اپتوالکترونیکی می باشند . گاف نواری و ثابت شبکه بعضی از این ترکیبات در جدول  (1-1) گزارش شده است .

جدول (1-1) : مقادیر گاف نواری و ثابت شبکه برخی ترکیبات گروه II-VI ]1[

 

 

 

 

 

 

 

 

نمونه	ثابت شبکه(  )	گاف نواری (eV)
ZnS	41/5	68/3
ZnSe	67/5	7/2
ZnTe	10/6	26/2

سولفیدروی (ZnS) یک نیمرسانای مهم ازترکیبات گروه II-VI است. که اتم های Zn وS به ترتیب در گروه II و VI جدول تناوبی قرار دارند . اوربیتال های اتمی لایه آخر روی (3d,4s) است درحالی که برای اتم S (3s,3p) است . اتم Zn دارای عدداتمی 30 ، شعاع اتمی 133/0 نانومتر و شعاع یونی 074/0 نانومتراست درحالیکه اتم S دارای عدداتمی 16، شعاع اتمی 101/0 نانومتر و شعاع یونی 184/0نانومتراست ]1[. گاف نواری این ماده دردمای اتاق در حدود 68/3  الکترون ولت می باشد . حدود این گاف نواری نشان می دهد که حدود  طول موج های طیف اپتیکی شفاف است . نوع و قدرت پیوندهای بین اتمی این ترکیب یونی وبسیارقوی می باشد که این مسئله می تواند علت کاهش رسانش گرمایی و پهن بودن گاف نواری این ماده باشد . دمای ذوب این ترکیب درحدود 1718 درجه سانتی گراد است . این ماده کاندیدای مناسبی برای استفاده در ساخت سلول های خورشیدی[2] ، حافظه های اپتیکی[3] ، بازتابنده ها[4] و صفحه نمایش های تخت[5] می باشد]2،3 [. ازسوی دیگر با توجه به پهن بودن گاف نواری این ماده پیش بینی می شود که درصورت آلایش این ماده با اتم های مغناطیسی امکان افزایش دمای کوری در این مواد وجود داشته و امکان استفاده از این ترکیب را در صنعت اسپینترونیک برای ساخت قطعاتی نظیر حافظه های مغناطیسی[6] فراهم می آورد.

1-3 ساختاربلوری

سولفیدروی می تواند با دو ساختار مکعبی زینک بلند[7] وشش گوشی وورت سایت[8] متبلور شود.              سولفیدروی درساختار زینک بلند به این شکل متبلور می شود که روی یک زیر شبکه ی Fcc ، درهر یک از مکان های(000) ،(0 2/1  2/1)، ( 2/1 0 2/1 ) ،( 2/1 2/1 0 ) یک اتم قرار می گیرد و اتم های دیگر روی یک زیرشبکه Fcc دوم طوری قرار می گیرند که این زیر شبکه در طول قطر به مقدار 4/1 جا به جا شود ( شکل (1-1) ) . در این ساختار هر اتم Zn درمرکز یک چهاروجهی از اتم های S قرار گرفته و هراتم S دارای چهار نزدیکترین همسایه Zn در محل های مشابه است. این ساختار به گونه ای است که اگر Zn و S با هم جا به جا شوند ، باز همان ساختار بدست می آید. سولفید روی در این ساختار، دارای ثابت شبکه[9] 409/5  انگستروم وگاف نواری[10] 68/3 الکترون ولت می باشد. ساختارمکعبی سولفیدروی در شکل (1-1) نشان داده شده است .

شکل (1-1) : ساختار مکعبی زینک بلند ]4[

سولفیدروی درساختاروورت سایت از دو زیر شبکه تنگ پکیده شش گوشی[11] تشکیل شده  که به اندازه  در امتداد محور c جابه جا شده است.دراین ساختار اتم های Zn و S به ترتیب در جایگاه ( 0  3/1  3/2 ) و ( 8/3  3/1  3/2 )  قرار می گیرند . این ساختار دارای تقارن چهاروجهی است به این صورت که هراتم Zn  توسط چهار اتم S احاطه شده است . ساختار شش گوشی سولفیدروی در شکل (1-2) نشان داده شده است . سولفیدروی در این ساختار دارای ثابت های شبکه a=b=   و  c=  وگاف نواری  eV 77/3 می باشد .

شکل(1-2) : ساختار شش گوشی وورت سایت که از دو زیر شبکه تنگ پکیده شش گوشی تشکیل شده است . بردارهای  بردارانتقال اولیه ونقاط انتهایی بردارهای پایه ،  در شکل مشخص است ]5[ .

سولفیدروی در دمای  K درساختار زینک بلند و در دمای  K درساختار وورت سایت متبلور می شود . به دلیل اینکه ساختار زینک بلند در دمای اتاق شکل می گیرد لذا این ساختار در مقایسه با ساختار وورت سایت پایدارتر است.

[1] . Diluted Magnetic Semiconductor(DMS)

[2] . Solar cell

[3] . Optical memory

[4] . Reflectors

[5] . Panel display