شبیه سازی دینامیکی نیروی وارد بر نانوذرات توسط نانومانیپولاتور AFM جهت کاهش نیروی وارده بر نمونه های بیولوژیکی

در این مقاله نیروهای پروب AFM به عنوان مانیپولاتور نانوربات در راندن نانوذرات بر اساس معادلات دینامکی نانومانیپولاتور و با اعمال مدل تماسی JKR و اصطکاک ناشی از چسبندگی در مقیاس نانو شبیه سازی خواهد شد. ابتدا ذره و صفحه مبنا در حالت سکون قرار دارد. سپس حرکت صفحه مبنا با سرعت ثابت شروع می گردد که موجب اعمالی نیروئی از طرف ذره بر پروب و بالعکس می گردد. نیروی اعمالی بر نانوذره تا مقدار بحرانی که بتواند بر نیروهای چسبندگی غلبه نماید، افزایش می یابد و سپس حرکت ذره بر روی صفحه مبنا آغاز می گردد. در شبیه سازی، مقادیر نیروی بحرانی و زمان شروع حرکت ذره و نیز حساسیت آنها نسبت به پارامترهای مساله یعنی هندسه، مواد، و شرایط اولیه مساله مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به نتایج بدست آمده، نیروی بحرانی لازم برای مانیپولیشن ذرات تحت تاثیر تمام پارامترهای مساله بوده و با طراحی مناسب ابزار، قابل کنترل است، کنترل نیروی وارده بر ذره و در مواردی کاهش آن، در مانیپولیشن ذرات بیولوژیکی خصوصا بدلیل امکان تغییر شکل و تخریب نمونه ها بسیار حائز اهمیت است. همچنین مکانی دقیق راس پروب و نانوذرات در هر لحظه از نانومانیپولیشن بدست می آید که این امر اساس کنترل دقیق جابجایی و مونتاژ نمونه ها است. چنین نتیجه گیری می شود که برای مانیپولیشن و مونتاژ ذرات مختلف خصوصا نمونه های بیولوژیکی، در نظر گرفتن تاثیر پارامترهای مختلف برای کنترل نیروی اعمال شده و مانیپولیشن دقیق ضرورت دارد.

Keywords:

میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) , نانورباتیک , نانومانیپولیشن , شبیه سازی دینامیکی , راندن (Pushing)