تغییر شکل نانوذرات طلا تحت تأثیر منیپولیشن سه‌بعدی و اثر زاویه‌ای برمبنای مکانیک تماس با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه علم و صنعت- گروه مکانیک

2 مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک

3 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران

4 گروه مکانیک-دانشکده مهندسی مکانیک -دانشگاه تربیت مدرس-تهران-ایران

چکیده

تعاریف مختلف نانوتکنولوژی نشان دهنده‌ی این واقعیت است، که فناوری نانو دامنه‌ی وسیعی از حوزه‌های علمی را در‌بر می‌گیرد. در حقیقت نانوتکنولوژی یک علم بین رشته‌ای و رویکردی جدید به تمام رشته‌ها است. در فرآیند نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، مدل‌های تماسی برای تعیین نیرو و زمان بحرانی که تشکیل دهنده‌ی فاز اول این فرآیند هستند، نقش بسیار مهمی دارند. در این مقاله دو بخش تماسی در نانومنیپولیشن میکرو/نانوذرات استوانه‌ای طلا مورد بررسی قرار گرفته است. بخش اول تماس میکرو/نانوذرات هدف و صفحه‌ی مبنا و بخش دوم تماس نوک سوزن تیرک و میکرو/نانوذرات هدف است. برای بخش اول از پنج مدل تماسی مهم هرتز، لاندبرگ، داوسون، نیک‌پور و هواپریچ استفاده شده است. در بخش دوم نیز از مدل‌های تماسی هرتز و جی‌کی‌آر بهره گرفته شده ‌است. برای تماس در بخش اول تغییر شکل صورت گرفته بین صفحه‌ی مبنا و میکرو/نانوذرات استوانه‌ای طلا، مدل داوسون بیشترین و مدل نیک‌پور کمترین میزان تغییر شکل و عمق نفوذ را داشته است. همچنین در تغییر شکل صورت گرفته بین ذرات استوانه‌ای هدف و نوک کروی سوزن، مدل هرتز کمترین و مدل جی‌کی‌آر بیشترین تغییر شکل و عمق نفوذ را به دلیل در نظر گرفتن نیروهای چسبندگی نشان داده است. نتایج داشته است، که با افزایش زاویه‌ی نوک سوزن با محور z، میزان عمق نفوذ و تغییر شکل ایجاد شده بین ذره و صفحه‌ی مبنا به‌طور کلی کاهش خواهد یافت که، مدل لاندبرگ بیشترین و مدل نیک‌پور کمترین میزان کاهش را نمایش داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Using Micro/Nano Scale Contact Models in 3D Manipulation of Deformation of Au Particles Under Angular Effect

نویسندگان [English]

  • moharam korayem 1
  • Moiein Taheri 2
  • hesam khaksar 3
  • Seyed Hasan Bathaee 4
1 Department of Mechanical Engineering, Iran University and Science Technology, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Arak University, Arak, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Iran University and Science Technology, Tehran, Iran
4 Department of Mechanical Engineering- Tarbiat modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Different definitions of nano-technology prove this truth that nano-technology includes wide range of various scientific fields. In fact, nano-technology is an interdisciplinary science and a new approach to the all domains. In Nanomanipulation process by utilizing Atomic Force Microscope, contact models play important role for determining critical force and time which constituent the first phase of this process. In current study, two contact stages in Nanomanipulation of gold cylindrical micro/nano particles are investigated. First stage is the contact of micro/nanoparticles and substrate and the second one is the contact between cantilever tip and micro/nanoparticles. For the first stage, five significant contact models including Hertz, Lundeberg, Dawson, Nikpour and Heoprich have been used. Also in the second stage, contact models of Hertz and JKR have been applied. Dawson model predicts maximum and Nikpour model predicts the least amounts of deformation and penetration depth for the contact of the first stage of deformation between substrate and gold cylindrical micro/nanoparticles. Also the deformation between cylindrical particles and spherical tip apex has the minimum amount in Hertz model and the highest amount of deformation and penetration depth have been showed in JKR model due to regarding adhesion forces. Generally, the results indicate increasing the angle of tip apex along the z axis leads to decrease of penetration depth and the amount of deformation between particles and substrate which Lundeberg model has been demonstrated the least amount and Nikpour model has been showed the highest amount of decrease.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 3D manipulation
  • Micro/nano scale contact models
  • Atomic Force Microscope
  • Contact area deformation
  • Angular effect