تخمین معادله رگرسیون نیروی بحرانی در فاز نخست دستکاری دوبعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشجوی کارشناسی، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

دستکاری نانومقیاس با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) امکان کنترل و تحلیل دقیق نانوذرات را در مقیاس نانو فراهم می‌سازد. این پژوهش بر فاز نخست فرآیند دستکاری تمرکز دارد که در آن نیروی بحرانی و زمان بحرانی، نقش تعیین‌کننده‌ای در موقعیت‌دهی و جهت‌دهی دقیق نانوذرات ایفا می‌کنند. برای این منظور، چارچوب طراحی آزمایش‌ها (DOE) با ۲۷ آزمایش انجام‌شده به‌کار گرفته شد تا اثر پارامترهای هندسی تیرک AFM بر نیروی بحرانی دستکاری بررسی شود. داده‌های به‌دست‌آمده با استفاده از تحلیل واریانس (ANOVA) و روش سطح پاسخ (RSM) مورد ارزیابی قرار گرفت و بر اساس آن یک مدل رگرسیونی تجربی توسعه یافت. مدل حاصل از دقت بالایی با ضریب تعیین ۹۴٫۱۶٪ برخوردار بود و توان پیش‌بینی مناسبی از خود نشان داد. نتایج نشان داد که ضخامت تیرک، تأثیرگذارترین پارامتر بر نیروی بحرانی است. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در بهینه‌سازی فرآیندهای دستکاری نانوذرات مبتنی بر AFM در کاربردهای نانوفناوری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Sumaiya SA, Liu J, Baykara MZ. True atomic-resolution surface imaging and manipulation under ambient conditions via conductive atomic force microscopy. ACS Nano. 2022;16(12):20086-93.
  • Korayem MH, Hefzabad RN. Nonlinear modeling of nanoscale interaction forces between atomic force microscope and carbon nanotubes. Int J Non-Linear Mech. 2024;161:104690.
  • Chen W, Zhou H, Zhang B, Cao Q, Wang B, Ma X. Recent progress of micro/nanorobots for cell delivery and manipulation. Adv Funct Mater. 2022;32(18):2110625.
  • Zhou G, Zhang B, Tang G, Yu XF, Galluzzi M. Cells nanomechanics by atomic force microscopy: focus on interactions at nanoscale. Adv Phys X. 2021;6(1):1866668.
  • Yuan S, Liu L, Liu B, Chu T, Zhang C, Wang W. Study of virus infection procedure using atomic force microscope. In: 2019 IEEE Int Conf Robot Biomimetics (ROBIO); 2019 Dec. p. 1526-31.
  • Xia F, Youcef-Toumi K. Advanced atomic force microscopy modes for biomedical research. Biosensors. 2022;12(12):1116.
  • Korayem MH, Khaksar H. A survey on dynamic modeling of manipulation of nanoparticles based on atomic force microscope and investigation of involved factors. J Nanopart Res. 2020;22(1):27.
  • Korayem MH, Habibi Sooha Y, Rastegar Z. Modeling and simulation of viscoelastic biological particles’ 3D manipulation using atomic force microscopy. Appl Phys A. 2018;124:1-13.
  • Taheri M. Using spherical contact models in modeling the three-dimensional manipulation of gold nanoparticles using atomic force microscopy to calculate critical force and time. Mech Eng Univ Tabriz. 2018;48(2):175-84. (In persian)
  • Taheri M. Investigating the effect of environmental factors on the critical force and time of 3D nanomanipulation using the Sobel statistical sensitivity analysis method. Mech Eng Univ Tabriz. 2019;49(2):159-68.
  • Zhou LM, Shi Y, Zhu X, Hu G, Cao G, Hu J, et al. Recent progress on optical micro/nanomanipulations: structured forces, structured particles, and synergetic applications. ACS Nano. 2022;16(9):13264-78.
  • Xu R, Guo J, Mi S, Wen H, Pang F, Ji W, et al. Advanced atomic force microscopies and their applications in two-dimensional materials: a review. Mater Futures. 2022;1(3):032302.
  • Miranda A, Gómez-Varela AI, Stylianou A, Hirvonen LM, Sánchez H, De Beule PA. How did correlative atomic force microscopy and super-resolution microscopy evolve in the quest for unravelling enigmas in biology? Nanoscale. 2021;13(4):2082-99.
  • Xu K, Sun W, Shao Y, Wei F, Zhang X, Wang W, et al. Recent development of PeakForce Tapping mode atomic force microscopy and its applications on nanoscience. Nanotechnol Rev. 2018;7(6):605-21.
  • Liu C, Huang Z, Huang S, Zhang Y, Li B, Nan F, et al. Robotic nanomanipulation based on spatiotemporal modulation of optical gradients. ACS Nano. 2024;18(29):19391-400.
  • Korayem MH, Zakeri M. Sensitivity analysis of nanoparticles pushing critical conditions in 2-D controlled nanomanipulation based on AFM. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2009;41(7):714–726.
  • Korayem MH, Omidi E. Robust controlled manipulation of nanoparticles using atomic force microscope. Micro & Nano Letters. 2012;7(9):927–931.
  • Daeinabi K, Korayem MH. Indentation analysis of nano-particle using nano-contact mechanics models during nano-manipulation based on atomic force microscopy. Journal of Nanoparticle Research. 2011;13(3):1075–1091.
  • Korayem MH, Taheri M, Zakeri M. Sensitivity analysis of nanoparticles manipulation based on different friction models. Appl Surf Sci. 2012;258(18):6713–22.
  • Korayem MH, Taheri M, Ghasemi M, Badkoobehhezavh H. Investigating the effective parameters in the Atomic Force Microscope–based dynamic manipulation of rough micro/nanoparticles by using the Sobol sensitivity analysis method. Simulation. 2015;91(12):1068–1080.
  • 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. 2022;9(1):136–145.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار