بررسی ارتعاشات غیرخطی میکروسکوپ نیروی اتمی در محیط مایع

میکروسکوپ نیروی اتمی ابزاری قدرتمند در زمینه تصویربرداری و شناسایی مواد در ابعاد نانو است. عملکرد این وسیله در محیط مایع دارای مزیت¬های فراوانی است که می¬توان به قابلیت تصویربرداری از نمونه¬های بیولوژیکی، کاهش نیروی واندروالس و حذف نیروهای مویینگی اشاره کرد. با توجه به اینکه شناخت رفتار دینامیکی این وسیله در محیط مایع در شرایط مختلف ضروری است در این پایان¬نامه به صورت تحلیلی با استفاده از روش مقیاس¬های چندگانه رفتار دینامیکی آن به صورت یک میکروتیر یک¬سر گیردار بررسی شده است. به این منظور معادله حرکت میکروتیر با ¬استفاده از مدل تیر پیوسته به¬دست آمده¬ و نیروی هیدرودینامیکی ناشی از سیال به صورت جرم و میرایی افزوده وارد معادله شده است. با استفاده از روش جداسازی متغیرها و استفاده از روش تقریبی گالرکین معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی حاکم بر حرکت تیر به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است و در نهایت با استفاده از روش مقیاس های چندگانه معادله پاسخ فرکانسی میکرو تیر در نزدیکی فرکانس¬های تشدید آن به دست آمده است. همچنین تأثیر گرانروی سیال، فاصله بین سوزن و سطح نمونه، پهنای تیر و نیروی محوری، روی پاسخ فرکانسی تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به¬دست آمده نشان می¬دهد افزایش پهنای تیر، کاهش فاصله بین سوزن و سطح نمونه، افزایش گرانروی سیال و نیروی محوری باعث کاهش دامنه پایدار نوسانات میکروتیر می¬شود.