بررسی فاز دوم جابه‌جایی سه‌بعدی نانوذره‌ی طلا با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و در سطوح زبر و صاف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی اراک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی اراک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی برق، دانشکده فنی و مهندسی اراک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

مطالعه‌ی مواد در فرآیند نانوجابه‌جایی در دو فاز و با هدف بررسی حرکت ذره قبل از شروع حرکت و بعد از آن، صورت می‌پذیرد. بررسی‌های صورت گرفته بر روی ذراتی همچون طلا در فاز نخست انجام شده و نیرو و زمان بحرانی برای این ذره با توجه به شرایط مختلف محیطی و هندسی محاسبه شده است. به‌منظور تکمیل فرآیند در این مقاله جابه‌جایی ذره‌ی طلا در فاز دوم مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق مدل‌سازی حرکت به صورت سه‌بعدی انجام شده و حرکت ذره در سطوح زبر و صاف مورد مشاهده قرار گرفته است. در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از مدل‌سازی و جابه‌جایی ذره‌ی طلا با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی و با توجه به وجود پستی و بلندی‌ها در ابعاد نانو، نتایج نشان‌دهنده‌ی جابه‌جایی بیشتر در سطوح صاف نسبت به خشن بوده و همچنین با توجه به بررسی حرکت در دو راستای x و y، جابه‌جایی در راستای y بیشتر بوده است. از دیگر نتایج محاسبه شده در این تحقیق، می‌توان به بررسی پارامترهای سطح و هندسه‌ی ذره‌ی طلا اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Moshirpanahi A., Haghighi S. E., Imam A. Dynamic modeling of a cylindrical nanoparticle manipulation by AFM. Engineering Science and Technology, an International Journal, Vol. 24, No. 3, pp. 611-619, 2021.‏
  • Chen J., Xu K., Applications of atomic force microscopy in materials, semiconductors, polymers, and medicine: A minireview. Instrumentation Science & Technology, Vol. 48, No. 6, pp. 667-681, 2020.
  • Zhou L., Cai M., Tong T., Wang H., Progress in the Correlative Atomic Force Microscopy and Optical Microscopy. Sensors, Vol. 17, pp. 938:1-15, 2017.
  • Xie H., Haliyo D. S., Régnier S., A versatile atomic force microscope for three-dimensional nanomanipulation and nanoassembly. Nanotechnology, Vol. 20, No. 21, pp. 215301: 1-9, 2009.
  • Shinato K. W., Huang F., Jin Y., Principle and application of atomic force microscopy (AFM) for nanoscale investigation of metal corrosion. Corrosion Reviews, Vol. 38, No. 5, pp. 423-432, 2020.
  • Wang D., Russell T. P., Advances in atomic force microscopy for probing polymer structure and properties. Macromolecules, Vol. 51, No. 1, pp. 3-24, 2018.
  • Ghofrani, M., Korayem M. H., Hoshiar A. K., Modeling and Simulation of Cylindrical Nano-particles Movement Using Various AFM Cantilever Types in Virtual Reality Environment. ‏Journal of Mechanical Engineering, Vol. 47, No. 3, pp. 179-186, 2017.
  • Khalili M., Taheri M., Bathaee S. H., Shakeri F., Study of DNA nanoparticle manipulation using atomic force microscopy based on finite element method using theories of contact mechanics. Mechanics of Advanced and Smart Materials Journal, 1, No. 2, pp. 155 – 174, 2022.
  • Korayem M. H., Mahmoodi Z., Mohammadi M., 3D investigation of dynamic behavior and sensitivity analysis of the parameters of spherical biological particles in the first phase of AFM-based manipulations with the consideration of humidity effect. Journal of theoretical Biology, Vol. 436, pp. 105-119, 2018.
  • Taheri M., Mirzaluo M., Experimental Extraction of Young's modulus of MCF-7 Breast Cancer Cell Using Spherical Contact Models. AmirKabir Journal of Mecanichal Engineering, Vol. 53, No. 12, 2022.
  • Zakeri M, Faraji J. Dynamic modeling of nano/microparticles displacement in multi-point contact based on the Rumpf model. Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 8, pp. 120-130, 2016.
  • Korayem M. H., Shahali S., Rastegar Z., Simulation of 3D nanomanipulation for rough spherical elastic and viscoelastic particles in a liquid medium; experimentally determination of cell's roughness parameters and Hamaker constant's correction. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, Vol. 90, pp. 313-327, 2019.
  • Korayem M. H., Taheri M., Khaksar H., Bathaee S. H., Using Micro/Nano Scale Contact Models in 3D Manipulation of Deformation of Au Particles Under Angular Effect. Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 7, No. 5, pp. 33-43, 2020.
  • Park K. J., Huh J. H., Jung D. W., Park J. S., Choi G. H., Lee G., Yoo P. J., Park H. G., Yi G. R., Lee S., Assembly of 3D plasmonic clusters by 2D AFM nanomanipulation of highly uniform and smooth gold nanospheres. Scientific reports, Vol. 7, No. 1, pp. 1-10, 2017.
  • Korayem M. H., Rastegar Z., Application of Nano-Contact Mechanics Models in Manipulation of Biological Nano-Particle: FE Simulation. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 8, No. 1, pp. 35-50, 2012.
  • Fereiduni F., Taheri M., Modabberifar M., Investigation of the effect of different parameters on force in the second phase of two-dimensional nanomanipulation. Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 8, No. 2, pp. 23-31, 2021.‏
  • Taheri M., using of sphericalcontact models in 3d manipulationmodeling of Au nanoparticles using atomic force microscopy to calculate the critical force and time, Journal of Mechanical Engineering, Vol. 48, No. 2, pp. 175-184, 2018.
  • Korayem A. H., Taheri M., Korayem M. H., Dynamic Modeling and simulation of nanoparticle motion in different environments using AFM nano–robot. Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 1, pp. 294-300, 2015.
  • Zarei B., Bathaee S. H., Taheri M., Momeni M., second phase of nanomanipulation of particles by atomic force microscopy using Coulomb, HK, and LuGre Friction Models. Modares Mechanical Engineering, Vol. 19, No. 1, pp. 181-190, 2019.
  • Israelachvili J. N., Intermolecular and Surface Forces with Applications To Colloidal And Biological Systems, pp. 150-189, London: Academic Press, 1985.
  • Rumpf H., Mechanische Verfahrenstechnik, Munich: Hanser, Taylor & Francis, 95-105, 1975
  • Cooper K., Ohler N., Gupta A., Beaudoin S., Analysis of contact interactions between a rough deformable colloid and a smooth substrate. Journal of colloid and interface science, Vol. 222, No. 1, pp. 63-74, 2000.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار