تحلیل و مدلسازی منیپولیشن نانو ذرات بر روی سطوح زبر بر پایه مدل های اصطکاکی مقیاس نانو با استفاده از نانوربات afm

میـکرو/نانـو رباتیـک یا منیپولیشـن نانو ذرات توسـط afm (میکروسـکوپ نیرویـی اتـمی) یکی از راهکارهای مهم برای جابجایی کنتـرل شده ی اتم ها و مولکـول ها و مونتـاژ آنها جهـت ساخـت ابزارهای میکرو/نانو متری مـی باشد. مدل سـازی دقیق منیپولیشـن مسـتلزم شناسایی کامل نیـروهای وارد بر سیستم و نیازمند دانش مکانیـک در مقیـاس نانو است که متـفاوت از دنیای ماکرو اســت. به دلیـل اهمیـت نیروهای چسـبندگی در مقیاس های کوچک و ماهیـت بر همکـنش سـطوح در مقیـاس نانو مدل های اصطکاکی مختلفی ارائـه شده که می تواند کمکی بزرگ در پیشرفت و حل مسائل این علم و تکنولوژی باشد. مقدار ضریب اصطکاک، هنگامی که درمقیاس میکرو/نانو اندازه گیـری شود با آن چه که در مقیـاس های بزرگ وجود دارد، متـفاوت اسـت و بنابراین اصطکاک به مقیاس وابسته اسـت.? دراین پایان نامه پس از مطالعه ، مدل ها و روش های موجود در بررسی اصطکاک در مقیاس میکرو/ نانو و شناسایی روش های مورد استـفاده در مدل سازی سیـستم های میـکرو/نانو متری، نهایتا مدل دینامیـکی منـیپولیشـن نانوذرات بر پایه afm با استفاده از مدل های اصطـکاکی مقیاس میکرو/نانو بررسـی شده است. در این تحقیق برای اعمال زبری سطح از مدل زبری گرینوود-ویلیامسون استفاده شده است. به عنوان کار جدید، با در نظر گرفتن مدل زبری سطح گرینوود-ویلیامسون و با استفاده از مدل های مکانیک تماسی jkr، dmt و شوارتز (اصلاح شده ی jkr)، نیروهای عمودی و اصطکاکی وارد بر afm بر اساس مدل دینامیکی afm با مدل های زبری جدید بررسی شده است و نهایتا نتایج بدست آمده از مدل های مختلف زبری پس از مقایسه با نتایج موجود که بر اساس ترکیب مدل زبری سطح گرینوود-ویلیامسون و مکانیک تماس هرتز بوده، مقایسه و دقت مدل های به دست آمده بررسی شده است. در این پژوهش، تاثیر پارامتر هندسی سطح مانند انحراف معیار ارتفاع زبری ها، پارامتر هندسی شعاع قله ی زبری ها و در آخر تاثیر شعاع نوک afm بر روی نیروهای عمودی، اصطکاکی و نهایتا ضریب اصطکاک مطالعه و نتایج ارائه شده است. طبق نتایج بدست آمده، تاثیر انحراف معیار بیشتر از تاثیر بقیه ی پارامترها می باشد. تغییر انحراف معیار از 1 نانومتر به 2 نانومتر، نیروی اصطکاک و عمودی در مدل ترکیبی زبری سطح گرینوود-ویلیامسون با مدل مکانیک تماسی jkr به ترتیب مقدار 37 و 62 درصد افزایش می یابند، در حالی که با تغییر شعاع نوک afm در شرایط یکسان این مقادیر به صورت 34 و 15 درصد و با تغییر شعاع قله زبری از 50 نانومتر به 75 نانومتر به صورت 6 و 15 درصد می باشند. در آخر جهت مقایسه مدل اصطکاکی اصلاح شده ی کولمب نیز انجام شده است.