آموزش شبیه سازی گرافن با نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO

اخیرا، گرافن که به صورت لایه تک اتمی از اتم های کربن که به صورت شبکه شش ضلعی قرار گرفته اند، کاربرد قابل توجهی در مواردی همچون: آنتن ها، موج برها، مدولاتورها، فیلترها، ابرلنزها، جاذب ها و قطبنده ها دارد که علت آن ویژگی های خارق العاده الکتریکی، گرمایی، مکانیکی و نوری این ماده است. اثر متقابل ساختارهای مبتنی بر گرافن در برابر موج های الکترومغناطیسی را می توان با تغییر رسانایی سطحی این ماده کنترل کرد.

رسانایی الکتریکی گرافن را می توان با تغییر پتانسیل الکتروشیمیایی آن با روش های مختلف، تغییر داد. برای مثال این کار را می توان با تغییر بایاس میدان مغناطیسی، میدان الکتریکی و یا تحریک نوری انجام داد. از این رو، بسیاری از مقالات و فعالیت های علمی پژوهشی در رشته مخابرات میدان و امواج و الکترونیک فرکانس بالا، با گرافن عجین شده اند. بنابراین، توانایی شبیه سازی گرافن و استفاده از آن در کاربردهای مختلف با استفاده از نرم افزارهای تجاری موجود، یک قابلیت ممتاز برای محققین در این رشته به شمار می رود.

از جمله مهم ترین و قدرتمندترین نرم افزارهای تجاری در این حوزه می توان به نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO اشاره کرد که در شبیه سازی انواع ادوات و تجهیزات مخابراتی و الکترونیکی به صورت تخصصی قابل استفاده است. در این فرادرس، شبیه سازی تجهیزات مبتنی بر گرافن با استفاده از نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO به طور کامل بررسی می شود.

از جمله مواردی که در این فرادرس آموزش داده می شود، می توان به: نحوه اضافه کردن ماده گرافن به کتابخانه نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO به دو روش مرسوم، شبیه سازی آنتن ها و ساختارهای متناوب، نحوه تیون (Tune) کردن پارامترها در نرم افزار، بهینه سازی پارامترهای مختلف مساله برای یافتن بهترین پاسخ، تفسیر نتایج حاصل از شبیه سازی ها، نحوه استخراج نتایج و تغییرات روی آن ها و ترفندهای کلی در نرم افزار، اشاره کرد. در پایان این فرادرس می توان انتظار داشت که مخاطب مهارت کافی برای شبیه سازی انواع ادوات گرافنی را به صورت تخصصی فرا گرفته باشد.

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: اضافه کردن گرافن به کتابخانه CST MICROWAVE STUDIO
  • استفاده از سربرگ ماکروس (Macros) در CST MICROWAVE STUDIO
  • تولید گرافن در نرم افزار متلب
    • نحوه تولید کد متلب
    • انتقال کد متلب به CST MICROWAVE STUDIO و ایجاد ماده گرافن
• درس دوم: شبیه سازی آنتن گرافنی
  • ایجاد پروژه آنتن در نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO و آشنایی با محیط نرم افزار
  • شبیه سازی ساختار مساله
  • شبیه سازی آنتن و تفسیر نتایج آن
• درس سوم: شبیه سازی ساختارهای متناوب گرافنی
  • ایجاد پروژه ساختار متناوب در نرم افزار CST MICROWAVE STUDIO
  • شبیه سازی ساختار یک جاذب گرافنی
  • شبیه سازی و تفسیر نتایج آن
• درس چهارم: بهینه ساز  و سوییپ (Sweep) پارامترها
  • نحوه تغییر مش ها و تاثیر آن بر پاسخ ها
  • بهینه سازی پارامترها و پاسخ مساله
  • سوییپ پارامترها و تفسیر نتایج آن

مفید برای رشته های

• مهندسی برق