مدلسازی جابجایی نانوذرات کروی زبر روی سطوح صاف به روش راندن بر پایه AFM

در این مقاله رفتار دینامیکی میکرو/نانوذرات کروی زبر، در حین راندن/هل دادن بر روی صفحه مبنای صاف مطالعه و تحلیل شده است. بدین منظور پس از بررسی مدل زبری ذره کوپر ، مدل جدیدی بر اساس مدل زبری جورج ارائه و سپس این دو مدل بر اساس نظریه رابینوویچ اصلاح شده اند. در ادامه نیروی چسبندگی تماسی بین ذره زبر/صفحه مبنای صاف و عمق نفوذ بر اساس تئوری مکانیک تماسی جانسون- کندال-رابرتز (JKR) استخراج شده است. نهایتاٌ مدل دینامیکی جابجایی نانوذرات زبر روی صفحه مبنای صاف با استفاده از مدل تماسی جدید ارائه شده است. شبیه سازی رفتار دینامیکی ذره در حین راندن برای ذرات کروی زبر از جنس طلا و با شعاع 50 نانومتر، انجام شده است. نتایج به دست امده از شبیه سازی ها برای ذره با زبری های مختلف بر روی صفحه مبنای صاف، نشان می دهد که وجود زبری بر روی ذره سبب کاهش مقدار نیروی بحرانی لازم برای لغزش و غلتش ذره، در مقایسه با نتایج موجود برای ذرات صاف می گردد. همچنین با فرض شعاع ثابت برای زبری ها و با افزایش ارتفاع زبری هاف نیروی بحرانی لغزشی و غلتشی کاهش بیشتری نشان می دهند.

Keywords:

میکروسکوپ نیروی اتمی , مدلسازی رفتار دینامیکی , نانوذره , راندن , سطوح زبر