مطالعه‌ی تجربی فاز دوم نانوجابه‌جایی سه‌بعدی با استفاده از مدل‌های دقیق اصطکاکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

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

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

چکیده

فناوری نانو امروزه در حوزه‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از ابزار کاربردی این فناوری نوین، میکروسکوپ نیروی اتمی است. از میکروسکوپ نیروی اتمی در تصویربرداری، ساخت تجهیزات ریزمقیاس، استخراج خواص بافت‌های زیستی و جابه‌جایی استفاده می‌گردد. جابه‌جایی ذرات با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی در دو فاز مورد توجه قرار می‌گیرد. فاز نخست، پیش از حرکت ذره‌ی هدف و فاز دوم، در حین حرکت ذره‌ی هدف است. تعیین مسیر دقیق ذره در فاز دوم نانوجابه‌جایی از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از پارامترهای مهم در شبیه‌سازی فاز دوم، مدل اصطکاکی مورد استفاده است. در این پژوهش برای نخستین بار از سه مدل اصطکاکی دقیق لاگره، لون و گرین‌وود- ویلیامسون، جهت بررسی سه‌بعدی فاز دوم نانوجابه‌جایی استفاده شده است. ذره‌ی هدف مورد بررسی نانوذره‌ی طلا می‌باشد که ابعاد و هندسه‌ی آن به‌صورت تجربی با تصویربرداری به‌وسیله‌ی میکروسکوپ نیروی اتمی به‌دست‌آمده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان داده‌است که مدل لاگره کمترین میزان جابه‌جایی و مدل گرین‌وود- ویلیامسون، بیشترین میزان جابه‌جایی را پیش‌بینی نموده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Lee, H. L., Chang, W. J., Sensitivity of V-shaped atomic force microscope cantilevers based on a modified couple stress theory, Microelectronic Engineering, Vol. 88, No. 11, pp. 3214-3218, 2011.
  • Zhao W, Xu K, Qian X, Wang R., Tip based nanomanipulation through successive directional push, Journal of manufacturing science and engineering, Vol. 132, No. 3, pp. 030909, 2010.
  • Damircheli, M., Korayem, M. H., Sensitivity of higher mode of rectangular atomic force microscope to surface stiffness in air environment, Micro & Nano Letters, Vol. 8, No. 12, pp. 877-881, 2013.
  • Li, G., Wenxue W., Yuechao W., Shuai Y., Wenguang Y., Xi, N., Liu, L., Nano-manipulation based on real-time compressive tracking, IEEE Transactions on Nanotechnology, Vol. 14, No. 5, pp. 837-846, 2015.
  • Hoshiar, A. K., Kianpour, M., Nazarahari, M., Korayem, M. H., Path planning in the AFM nanomanipulation of multiple spherical nanoparticles by using a coevolutionary Genetic Algorithm, In 2016 International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS), pp. 1-6. IEEE, 2016.
  • Cui, J., Yang, L., Mei, X., Wang, Y., Wang, W., Liu, B., Fan, Z., Nanomanipulation of carbon nanotubes with the vector scanning mode of atomic force microscope, Integrated Ferroelectrics, Vol. 163, No. 1, pp. 81-88, 2015.
  • Taheri, M., 3D-Dynamic modeling and simulation of biological nanoparticle motion using AFM nano–robot, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 12, pp. 311-316, 2016.
  • Taheri, M., 3D Modeling of Gold Nanoparticle Manipulation in Air Using HK Friction Model, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 10, pp. 275-282, 2016.
  • Korayem, M. H., Experimental determination of roentgenicity of the HT29 cancer cell line using a nuclear atomic microscope for application in nanoscale portions, Applied and Computational Sciences in Mechanics, Vol. 28, No. 1, pp. 111-122, 2017.
  • Sadeghzadeh, S., Korayem, M. H., Modeling and controlling the deformation of AFM nanorubble needles in automated portions of nanoscale operations, Mechanical Engineering, Tabriz University, Vol.47, No. 1, pp. 169-178, 2017.
  • Park, K. J., Huh, J. H., Jung, D. W., Park, J. S., Choi, G. H., Lee, G., 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. 6045, 2017.
  • Taheri, M., Investigation and Sensitivity Analysis of Dimensional Parameters and Velocity in the 3D Nanomanipulation Dynamics of Carbon Nanotubes Using Statistical Sobol Method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 19, No. 1, pp. 125-135, 2019.
  • 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.
  • Korayem, A. H., Ghasemi, P. Korayem, M. H., Vibration Analysis and Control of AFM Microcantilever Based on the MCS Theory Using the FSMC Control in the Air, Arabian Journal for Science and Engineering, pp. 1-10, 20191.
  • Taheri, M., Karimi, P., Moradzaeh, H., Investigation of the second phase of three-dimensional manipulation of gold nanoparticles using atomic force microscope on rough and smooth surfaces, Mechanical Engineering, Tabriz University, Vol. 52, No. 3, pp. 199-206, 2022.
  • Taheri, M., Application of atomic force microscopy in critical force and critical time extraction of 2D manipulation for gastric cancer tissue with different friction models. Nanoscale, Vol. 9, No. 1, pp. 136-145, 2022.
  • 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. Mechanic of Advanced and Smart Materials, Vol. 1, No. 2, pp. 155-174, 2022.
  • 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.
  • De Wit,C., Olsson, H., Astrom K. J., Lischinsky, P., A new model for control of systems with friction, IEEE Transaction Automation Control., Vol. 40, No. 3, pp. 419-425, 1995.
  • Adams, G., Muftu, S., Azhar, N. M., Scale-dependent model for multi-asperity contact and friction, ASME Journals of Tribology, Vol. 125, pp. 700-708, 2003.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار