15053

15053

مدل‌سازي و شبيه‌سازي منيپوليشن سه بعدي ميكرو/نانوذرات زيستي زبر بر روي سطوح ناهموار با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

شهريور ماه 1394

شهريور ماه 1394

پروفسور محرم حبيب نژاد كورايم

مكانيك

چكيده ميكروسكوپ نيروي اتمي، ابزاري مناسب براي گرفتن تصاوير توپوگرافي با رزولوشن بالا از سطح انواع نمونه¬ها، به خصوص نمونه¬هاي زيستي است. همچنين، منيپوليشن ذرات، با استفاده از پروب اين دستگاه، امكان¬پذير مي¬باشد. از ويژگي¬هاي مهم ميكروسكوپ نيروي اتمي، امكان كاربرد آن در محيط مايع است كه توانايي مطالعه سلول¬هاي زنده را در شرايط فيزيولوژيك به زيست¬شناسان مي¬دهد. تحقيقات گذشته به بررسي منيپوليشن دو بعدي ذرات با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي پرداخته¬اند. در اين پايان¬نامه براي اولين بار، منيپوليشن سه بعدي ذرات استوانه¬اي شكل، با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي مورد بررسي قرار گرفته است. هيچ سطحي در واقعيت كاملاً هموار نيست و تمام سطوح داراي زبري مي¬باشند. يك سطح زبر، در تماس با سطح ديگر، داراي مساحت تماس كمتري مي¬باشد. در اين پايان¬نامه اثر زبري سطح مبنا و زبري ذره به صورت جداگانه بر منيپوليشن ذرات مورد بررسي قرار گرفته است. شبيه¬سازي¬ها در دو محيط هوا و آب انجام گرفته است. مدل¬هاي زبري مختلف نظير رامپ، رابينوويچ، كاتاينن، پروكوپوويچ و كوپر براي مدل¬سازي زبري سطوح مورد استفاده قرار گرفت. مدل پروكوپوويچ بر خلاف مدل¬هاي ديگر توزيعي براي شعاع و ارتفاع برجستگي¬ها در نظر مي¬گرفت. تأثير پارامترهاي زبري نظير شعاع و ارتفاع برجستگي¬هاي روي سطح و همچنين پارامترهاي هندسي نظير شعاع و طول ذره بر نيرو و زمان بحراني منيپوليشن مورد بررسي قرار گرفت. نتايج شبيه¬سازي¬ها نشان داد كه زمان و نيروي بحراني حركت ذره، با در نظر گرفتن ناهمواري سطح مبنا يا زبري ذره كمتر از حالت تماس دو سطح هموار است. همچنين، تصوير توپوگرافي از سطح مبنا و نيز، دو نمونه باكتري به كمك ميكروسكوپ نيروي اتمي بدست آمد. پارامترهاي زبري و هندسي ذرات از اين تصاوير استخراج گرديد. در نهايت، اين پارامترها براي شبيه¬سازي ديناميكي فرآيند منيپوليشن به كار رفت؛ تا مقادير بدست آمده، بيش از پيش به واقعيت نزديك گردد. واژه‌هاي كليدي:ميكروسكوپ نيروي اتمي، نانومنيپوليشن، سطح مبناي ناهموار، ذره زبر، توپوگرافي