5252

5252

مدلسازي ديناميكي نانومانيپوليشن دو بعدي بر پايه ميكروسكوپ نيروي اتمي

كارشناسي ارشد

مكانيك - بيو مكانيك

خرداد 1385

1385

پروفسور محرم حبيب نژاد كورايم

17

نانو رباتيك يا مانيپوليشن توسط نانو ربات مبحث جديدي است كه در خصوص مانيپوليت كنترل شده اجسامي با اندازه نانو متري بحث مي كند و مربوط به عكس العملهاي موجود بين اجسامي در ابعاد اتمي و مولكولي است . مبحث نانورباتيك شامل دو گروه نانورباتهاي مشابه با رباتهاي در دنياي ماكرو و ميكروسكوپ هاي رويشي ميله اي مي شود . ميكروسكوپ هاي رويشي ميله اي گروه گسترده اي از ميكروسكوپ ها هستند كه در سال 1982 جهت تصويربرداري از سطوح اجسامي در انداز هاي نانومتري ساخته شند و ابزار اصلي آنها پروب نوك تيزي است كه در آنها از خواص مختلف فيزيكي بين اتمها و مولكولهاي راس پروب و نمونه استفاده مي كنند . . ميكروسكوپ نيروي اتمي و ميكروسكوپ رويشي تونلي پيشرفته ترين و كاربردي ترين روشهاي ميكروسكوپ هاي رويشي ميله اي هستند . ميكروسكوپ نيروي اتمي بر پايه تشخيص نيروهاي جاذبه يا دافعه بين سطوح كار مي كند و از آن مي توان براي نانو ذرات غير رسانا نيز استفاده نمود كه اين امر خصوصا موجب كاربرد گسترده آن در نانو ذرات بيولوژيكي گشته است . بلافاصله پس از اختراع SPM ها ثابت شد كه اين ابزارها به عنوان نانو مانيپولاتورها هم قابل استفاده اند . در حال حاضر ساخت و مونتاژ در مقياس نانو با استفاده از روشهاي شيميايي بطور خاص و يا ميكروسكوپ هاي رويشي ميله اي كه تنها ابزار دسترسي به دنياي نانو هستند انجام مي گيرد . پروب ميكروسكوپ به عنوان نانو مانيپولاتورساده براي جابجايي نانو ذرات به شكل كشيدن يا راندن روي سطح ، بريدن و تشريح ،لمس كردن ،نانو ليتوگرافي ، دندانه گذاري ،بلند كردن اجسام و جابجايي بكار گرفته شده است . در ورود از دنياي ماكرو به دنياي نانو ،پديده اصلي كوچك شدن اندازه اجسام است و تاثير اين تغيير طول به عنوان تاثير مقياس تعريف شده است كه موجب تغييراتي در خواص فيزيكي و هندسي مي شود . با در نظر گرفتن مسائل مربوط به تغيير مقياس ،رباتيك بر پايه فيزيك در مقياس نانو و كنترل هوشمند در نانومانيپوليشن ضروري است . مكانيك و ديناميك در مقياس نانو هنوز بطور كامل شناخته نشده است و فهم آن در جابجايي موثر و دقيق نانو ذرات با استفاده از مانيپولاتور AFM بسيار حائز اهميت است . جهت بررسي مكانيك و ديناميك مانيپوليشن توسط نانو ربات AFM ، به درك و فهم عكس العملهاي تماس فيزيكي راس پروب با نمونه و نمونه با صفحه مبنا ،و تغيير شكلهاي كانتيلور AFM نياز داريم . در اين پايان نامه ، ديناميك نانومانيپولاتور AFM در نانومانيپوليشن و مونتاژ ذرات ،و حساسيت آن نسبت به تغييرات پارامترهاي مختلف در راندن ذرات شبيه سازي شده است و موقعيت مكاني دقيق راس پروب و در نتيجه نانو ذرات در هر لحظه از نانومانيپوليشن بدست آمده است كه اسا س كنترل دقيق جابجايي و مونتاژ ذرات و ابزارها در مقياس نانو است . همچنين رفتار ديناميكي ذره در شرايط مختلف بررسي شده است . معادلات سينماتيكي و ديناميكي حركت پروب و ذره بر اساس نمودار آزاد مساله بدست آمده و شرايط اوليه بر اساس سرعت ثابت صفحه مبنا ،هندسه و مواد كانتيلور ، پروب و ذره تعيين شده اند . نهايتا شبيه سازي معادلات با استفاده از كدنويسي توسط نرم افزار Mathematica5 انجام شده كه توسط نتايج تحقيقات موجود كاملا تاييد شد.