Τα νανοϋλικά, τα υλικά δηλαδή που οι διαστάσεις τους είναι στην νανοκλίμακα, έχουν διαφορετικές ιδιότητες από τα αντίστοιχα υλικά σε μεγαλύτερη κλίμακα. Για αυτό το λόγο, τα νανοϋλικά παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον για περαιτέρω μελέτη και έρευνα. Σε αυτά τα υλικά ανήκει και το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO). Το οξείδιο του ψευδαργύρου είναι ένας σύνθετος ημιαγωγός τύπου II-IV με άμεσο ενεργειακό χάσμα (Eg=3.37 eV) σε θερμοκρασία δωματίου και με μεγάλη ενέργεια σύνδεσης εξιτονίου (60 meV). Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η μελέτη ιδιοτήτων νανοσύνθετων υλικών οξειδίου του ψευδαργύρου. Προς αυτόν τον σκοπό, θα παρασκευάσουμε νανοδομές ZnO, με τη μέθοδο του ατμού-υγρού-στερεού (VLS), σε τριζωνικό φούρνο. Στην πορεία της εργασίας, στο πρώτο κεφάλαιο θα δοθούν οι ορισμοί της νανοτεχνολογίας και των νανουλικών. Στο δεύτερο κεφάλαιο, θα αναλυθεί η δομή και οι ιδιότητες του οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO), βάσει των κυρίων μεθόδων ανάπτυξης των νανοδομών του ZnO. Στο τρίτο κεφάλαιο, θα γίνει ανάλυση των μεθόδων χαρακτηρισμού των νανοδομών του ZnO,που θα ακολουθήσουμε στην παρούσα εργασία. Στο επόμενο κεφάλαιο (4ο), θα παρουσιαστεί η μέθοδος παρασκευής των νανοδομών του ZnO και στο αμέσως επόμενο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα του χαρακτηρισμού των νανοδομών ZnO, με τις μεθόδους PL, SEM και XRD. Στο τελευταίο κεφάλαιο αναφέρονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διπλωματική εργασία. / Nanomaterials, materials on the scale of a few nanometers, have different properties in comparison with larger-scale materials. For this reason, nanomaterials are of particular interest for further study and research. Zinc Oxide (ZnO) belongs to these materials. ZnO is a complex II-VI semiconductor with a direct band-gap energy (Eg = 3.37 eV) at room temperature and a large exciton binding energy (60 meV). The aim of the present diploma thesis, is the preparation, the characterization and the study of the properties of ZnO nanoparticles. In order to accomplish that, we are going to produce nanostructures of ZnO, using the Vapor-Solid-Solid method, in a three-zone furnace. In the first chapter, we give the definitions of nanomaterials and various methods of producing them. In the chapter that follows, we are analyzing the properties of ZnO, the main methods of producing nanostructures of ZnO as well as the ways of exploiting these specific nanostructures. Thereafter, in chapter three, the three methods of characterizing the samples with the nanostructures, are analyzed. In the next chapter, the experimental procedure is presented, whereas on the fifth chapter the results are presented, using the methods of SEM, PL and XRD. In the final chapter we make about conclusion about this diploma thesis

Τα τελευταία χρόνια η ανάπτυξη της τεχνολογίας καθιέρωσε όρους όπως εξ αποστάσεως εκπαίδευση και ηλεκτρονική μάθηση συμπληρώνοντας την συμβατική εκπαίδευση με μια μορφή επικοινωνίας. Έτσι η νέα αυτή μορφή εκπαίδευσης προσαρμόζεται σε προγράμματα της πρωτοβάθμιας, δευτεροβάθμιας και τριτοβάθμιας εκπαίδευσης. Η εισαγωγή των Τ.Π.Ε στην εκπαίδευση και κατ επέκταση στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση λειτούργησε ως εργαλείο μάθησης, ως εποπτικό μέσο διδασκαλίας, ως γνωστικό και διερευνητικό εργαλείο αλλά και ως εργαλείο επικοινωνίας και αναζήτησης πληροφοριών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία θα δημιουργηθεί, θα χρησιμοποιηθεί και θα παρουσιαστεί μια πλατφόρμα ηλεκτρονικής μάθησης για τις ανάγκες του μαθήματος πληροφορικός γραμματισμός -Τεχνολογίες της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών <Τ.Π.Ε> στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση. Στα πλαίσια της διπλωματικής θα γίνει συγκριτική μελέτη των διαθέσιμων πλατφορμών ηλεκτρονικής μάθησης όπου μια από τις οποίες θα επιλεγεί για την υλοποίηση του μαθήματος. Στη συνέχεια θα υλοποιηθεί μία σειρά θεωρητικών μαθημάτων, test αξιολόγησης, σετ ασκήσεων καθώς και θα δημιουργηθεί ένα εικονογραφημένο λεξικό με όρους πληροφορικής για την καλύτερη διεξαγωγή του μαθήματος μέσω της πλατφόρμας αλλά και ένα πλαίσιο με συμβολές χρήσης διαδικτύου ώστε οι μαθητές να είναι πάντα ενήμεροι για το τι πρέπει να αποφεύγουν στο διαδίκτυο. Το τελικό προϊόν θα αποτελεί ένα εργαλείο στα χέρια του εκπαιδευτικού μιας και θα τον βοηθάει στη διαδικασία της εκπαίδευσης του μαθήματος Τ.Π.Ε. και στην προσαρμογή του ανάλογα με τις ανάγκες του. Αλλά και για τους μαθητές θα αποτελεί μία νέα εμπειρία μιας και θα δίνει νέα διάσταση στον παραδοσιακό τρόπο μάθησης. Οι μαθητές θα μπορούν μέσα από τεστ να μαθαίνουν να απασχολούνται δημιουργικά και να αξιολογούν την πρόοδό τους. Έτσι το μάθημα θα πάρει έναν διαδραστικό χαρακτήρα και θα γίνει πιο ελκυστικό για αυτούς. Η συνεχής ανάπτυξη των τεχνολογιών επιδρά και στον τομέα της εκπαίδευσης με την εισαγωγή νέων μεθόδων όπως η κινητή μάθηση μέσω της οποίας οι μαθητές θα έχουν πρόσβαση σε πολλές πηγές μάθησης, όπου κι αν βρίσκονται, οποιαδήποτε στιγμή. Έτσι η εκπαιδευτικής μας πλατφόρμα θα μεταφερθεί και για συσκευές mobile ώστε οι μαθητές να έχουν πρόσβαση στο εκπαιδευτικό υλικό ανά πάσα στιγμή. Τέλος, η πλατφόρμα θα δοκιμαστεί από εκπαιδευτικούς και από μαθητές για να παρατεθούν αποτελέσματα και στατιστικές για την αξιολόγηση και βελτιστοποίηση του τελικού προϊόντος. Καθώς και θα παρουσιαστεί μια πολύ πρόσφατη τεχνολογία τα MOOCs, που στηρίζονται στη φιλοσοφία της ανοικτής μάθησης με βασική αρχή λειτουργίας τους τη συνεχή αναζήτησης πηγών από το περιβάλλον και την προσαρμογή τους στις πηγές ανατροφοδότησης από αυτό. / Recently, the development of technology has introduced terms such as distance education and computer literacy, thus complementing traditional learning with a form of communication. Hence, this new type of training is adapted to the curricula of primary and secondary schools as well as universities. The implementation of Technology of Information and Communication (Τ.I.C) in education and primary learning , in particular, worked as a learning tool, as a visual means of instruction, as a cognitive and exploratory tool, as well as a means to both communicate and to look for information. In this thesis a platform of electronic learning will be created, used and presented for the needs of the subject of T.I.C in primary education. Throughout the thesis a comparison will be made between the existing platforms of electronic learning whereas one will be selected in order to conduct the lesson. Furthermore, a series of theoretical lessons will take place, evaluation tests, a set of tasks and a picture dictionary will be created with computer terms in order for the lesson to be conducted in the best possible way by using the platform. Moreover, a context will also exist with advice on the use of the Internet in order for the students to always be informed as to what to avoid on the Internet. The final product will consist a tool in the hands of the instructor since it will assist him/her in the process of teaching the T.I.C subject and in the adaptation of it according to the needs. This will also be a new experience for the students since it will provide a new dimension to the traditional way of learning. The students through tests will be able to be creatively occupied and to evaluate their progress. Thus, the lesson will become interactive and more appealing to them. The ongoing progress of technology affects the field of education with the introduction of new methods such as mobile learning through which students will have access to many sources of learning wherever and whenever they wish. This way our educational platform can be applied to mobile devices so that the students can have access to the educational material at any moment. Finally, the platform will be tested by both educators as well as students so as to reach results and statistics concerning the evaluation and improvement of the final product. A really recent technology, that of MOOCs, will also be presented which is based on the concept of open learning. The basic principle of its function is the ongoing search of resources from the environment and their adaptation to the sources of feedback from it.

Η διδακτορική διατριβή επικεντρώθηκε στη μελέτη νέων τεχνικών κρυπτογραφίας και κρυπτανάλυσης, αλλά και στην ανάπτυξη νέων πρωτοκόλλων για την ασφαλή ηλεκτρονική συγκέντρωση δεδομένων. Το πρώτο πρόβλημα το οποίο διερεύνησε η διατριβή ήταν η δυνατότητα εφαρμογής των μεθόδων Υπολογιστικής Νοημοσύνης στην κρυπτολογία. Στόχος ήταν η ανίχνευση των κρίσιμων σημείων κατά την εφαρμογή των μεθόδων αυτών στον πολύ απαιτητικό αυτό τομέα προβλημάτων και η μελέτη της αποτελεσματικότητας και της αποδοτικότητάς τους σε διάφορα προβλήματα κρυπτολογίας. Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματα της διατριβής για την εφαρμογή μεθόδων Υπολογιστικής Νοημοσύνης στην κρυπτολογία υποδεικνύουν ότι παρά το γεγονός ότι η κατασκευή των αντικειμενικών συναρτήσεων είναι πολύ κρίσιμη για την αποδοτικότητα των μεθόδων, η Υπολογιστική Νοημοσύνη μπορεί να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα στον κλάδο αυτό όπως είναι η αυτοματοποίηση κάποιων διαδικασιών κρυπτανάλυσης ή κρυπτογράφησης, ο γρήγορος έλεγχος της σθεναρότητας νέων κρυπτοσυστημάτων αλλά και ο συνδυασμός τους με τυπικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα για την αξιοποίηση της απλότητας και της αποδοτικότητάς τους. Το δεύτερο πρόβλημα που μελετάται στην διατριβή είναι η εφαρμογή μεθόδων αντίστροφης πολυωνυμικής παρεμβολής για την εύρεση της τιμής του διακριτού λογαρίθμου αλλά και του λογαρίθμου του Lucas. Για την μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκαν δύο υπολογιστικές μέθοδοι αντίστροφης πολυωνυμικής παρεμβολής, οι μέθοδοι Aitken και Neville, οι οποίες είναι κατασκευαστικές και επιτρέπουν την πρόσθεση νέων σημείων παρεμβολής για καλύτερη προσέγγιση του πολυωνύμου με μικρό υπολογιστικό κόστος. Η παρούσα μελέτη έδειξε ότι και με την προτεινόμενη μεθοδολογία το συνολικό κόστος υπολογισμού της τιμής των λογαρίθμων παραμένει υψηλό, ωστόσο η κατανομή των πολυωνύμων που έδωσαν την λύση των προβλημάτων δείχνει ότι η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε είτε εντόπισε την λύση στα πρώτα στάδια κατασκευής των πολυωνύμων είτε εντόπισε πολυώνυμα μικρού σχετικά βαθμού που προσεγγίζουν την αντίστοιχη λύση. Το τρίτο πρόβλημα που πραγματεύεται η παρούσα διατριβή είναι η δημιουργία νέων σθεναρών κρυπτοσυστημάτων με την χρήση μη-γραμμικών δυναμικών απεικονίσεων. Η αξιοποίηση των ιδιοτήτων του χάους στην κρυπτογραφία έχει αποτελέσει αντικείμενο μελέτης τα τελευταία χρόνια από τους ερευνητές λόγω της αποδεδειγμένης πολυπλοκότητας των συστημάτων του και των ιδιαίτερων στατιστικών ιδιοτήτων τους. Η διατριβή συνεισφέρει προτείνοντας ένα νέο συμμετρικό κρυπτοσύστημα που βασίζεται σε περιοδικές δυναμικές τροχιές και παρουσιάζει και τρεις τροποποιήσεις του που το καθιστούν ιδιαίτερα σθεναρό απέναντι στις συνήθεις κρυπταναλυτικές επιθέσεις. Δίνεται επίσης το υπολογιστικό κόστος κρυπτογράφησης και αποκρυπτογράφης του προτεινόμενου σχήματος και παρουσιάζονται πειραματικά αποτελέσματα που δείχνουν ότι η δομή των κρυπτογραφημάτων του κρυπτοσυστήματος δεν παρέχει πληροφορία για την ύπαρξη τυχόν μοτίβων στο αρχικό κείμενο. Τέλος, στην διατριβή αυτή προτείνονται δύο πρωτόκολλα για την ασφαλή ηλεκτρονική συγκέντρωση δεδομένων. Η συγκέντρωση δεδομένων από διαφορετικές βάσεις με ασφάλεια και ιδιωτικότητα θα ήταν σημαντική για την μελέτη των γνώσεων που ενυπάρχουν στα δεδομένα αυτά, με διάφορες μεθόδους εξόρυξης δεδομένων και ανάλυσης, καθώς οι γνώσεις αυτές ενδεχομένως δεν θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν από την επιμέρους μελέτη των δεδομένων χωριστά από κάθε βάση. Τα δύο πρωτόκολλα που προτείνονται βασίζονται σε τροποποιήσεις πρωτοκόλλων ηλεκτρονικών εκλογών με τρόπο τέτοιο ώστε να ικανοποιούνται τα απαραίτητα κριτήρια ασφάλειας και ιδιωτικότητας που απαιτούνται για την συγκέντρωση των δεδομένων. Η βασική διαφορά των δύο πρωτοκόλλων είναι ότι στο ένα γίνεται χρήση έμπιστου τρίτου μέλους για την συγκέντρωση των δεδομένων, ενώ στο δεύτερο όχι. Και στις δύο περιπτώσεις, παρουσιάζεται ανάλυση της ασφάλειας των σχημάτων αλλά και της πολυπλοκότητάς τους αναφορικά με το υπολογιστικό τους κόστος. / In this PhD thesis we study problems of cryptography and cryptanalysis through Computational Intelligence methods and computational mathematics. Furthermore, we examine the establishment and security of new privacy preserving protocols for electronic data gathering. Part I is dedicated to the application of Computational Intelligence (CI) methods, namely Evolutionary Computation (EC) methods and Artificial Neural Networks (ANNs), for solving problems of cryptology. Initially, three problems of cryptanalysis are formulated as discrete optimization tasks and Evolutionary Computation methods are utilized to address them. The first conclusion derived by these experiments is that when EC methods are applied to cryptanalysis special attention must be paid to the design of the fitness function so as to include as much information as possible for the target problem. The second conclusion is that when EC methods (and CI methods in general) can be used as a quick practical assessment for the efficiency and the effectiveness of proposed cryptographic systems. We also apply EC methods for the cryptanalysis of Feistel ciphers and for designing strong Substitution boxes. The results show that the proposed methods are able to tackle theses problem efficiently and effectively with low cost and in automated way. Then, ANNs are employed for classical problems of cryptography as a measure of their robustness. The results show that although different topologies, training methods and formulation of the problems were tested, ANNs were able to obtain the solution of the problems at hand only for small values of their parameters. The performance of ANNs is also studied on the computation of a Boolean function derived from the use of elliptic curves in cryptographic applications. The results indicate that ANNs are able to adapt to the data presented with high accuracy, while their response to unknown data is slightly better than a random selection. Another important finding is that ANNs require a small amount of storage for the known patterns in contrast to the storage needed of the data itself. Finally, a theoretical study of the application of Ridge Polynomial Networks for the computation of the least significant bit of the discrete logarithm is presented. In Part II, computational mathematics are utilized for different cryptographic problems. Initially, we consider the Aitken and Neville inverse interpolation methods for a discrete exponential function and the Lucas logarithm function. The results indicate that the computational cost for addressing the problems through this approach is high; however interesting features regarding the degree of the resulting interpolation polynomials are reported. Next, a new symmetric key cryptosystem that exploits the idea of nonlinear mappings and their fixed points to encrypt information is presented. Furthermore, a measure of the quality of the keys used is introduced. The experimental results indicate that the proposed cryptosystem is efficient and secure to ciphertext-only attacks. Finally, three modifications of the basic cryptosystem that render it more robust are presented and efficiency issues are discussed. Finally, at Part III of the thesis, two protocols for privacy preserving electronic data gathering are proposed. The security requirements that must be met for data gathering with privacy are presented and then two protocols, based on electronic voting protocols, are analytically described. Security and complexity issues are also discussed.