فاز دوم نانومنيپوليشن ذرات به‌وسيله‌ ميكروسكوپ نيروي اتمي با استفاده از مدل‌هاي اصطكاكي كولمب، اِچ‌كا و لاگره

Second Phase of Nanomanipulation of Particles by Atomic Force Microscopy Using Coulomb, HK, and LuGre Friction Models

نانوفناوري با اشيا و مواد در اندازه نانومتر سروكار دارد و در زمينه مواد، ابزارها و سامانه‌ها گسترش مي‌يابد. امروزه دانش بشري در زمينه نانو مسير تجاري‌شدن را براي ارايه خدمات بيشتر طي مي‌كند. موجودات زنده از سلول‌هايي با اندازه‌هاي 10ميكرومتر ساخته شده‌اند. برخي از كاربردهاي نانوذرات در زيست‌شناسي و پزشكي مانند تحويل دارو و ژن، مهندسي بافت و تخريب تومور به‌وسيله گرما است. اين فرآيندها كه به‌وسيله‌ منيپوليشن نانوذرات صورت گرفته به‌صورت كلي داراي دو فاز است كه در فاز اول مقادير نيرو و زمان بحراني برحسب پارامترهاي ابعادي و محيطي به دست آمده است. اكنون در فاز دوم نانومنيپوليشن ذرات سعي بر آن است تا جابه‌جايي و سرعت‌ ذرات حين فرآيند منيپوليشن به دست آورده‌ شود. همچنين در اين مقاله براي اولين بار جابه‌جايي و سرعت ذرات در فاز دوم در فضاي دوبعدي با استفاده از سه مدل مهم اصطكاكي كولمب، اِچ‌كا و لاگره مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. نتايج به‌دست‌آمده از اين مقاله نشان مي‌دهد كه بيشترين جابه‌جايي و سرعت براساس مدل اصطكاكي لاگره و كمترين ميزان براساس مدل اصطكاكي كولمب است. همچنين با افزايش شعاع ذره، جابه‌جايي و سرعت آن نيز كاهش يافته‌ كه اين اثر حتي بدون در نظر گرفتن عامل اصطكاك ايجاد شده ‌است. همچنين در بررسي دقت و صحت مدل‌هاي اصطكاكي، مدل كولمب كمترين و لاگره بيشترين ميزان دقت و صحت را داشته و مدل اِچ‌كا بين اين دو قرارگرفته ‌است.

Nanotechnology deals with objects and materials in nanometer scale and it is being expanded in the field of materials tools and systems. Nowadays, human knowledge in nanotechnology is going through a commercializing path in order to provide more services. Living creatures are built of cells with 10 μm size. Some nanoparticles application in biology and medicine include drug and gene delivery, tissue engineering, and tumor destruction with heat. These procedures, which are done with nanoparticles manipulation, have two specific phase in general; in phase one, the amount of critical force and time are calculated based on dimensional and peripheral parameters. Now, it is tried to calculate nanoparticles displacement and velocity during the process in the phase two of nanoparticles manipulation. Also, in this paper, nanoparticles displacement and velocity were investigated in two dimensional space, using three main friction model namely coulomb, Hk, and lugre in phase two of nanoparticles manipulation. According to the results of this project, maximum speed and displacement was obtained, using lugre friction model and the minimum amounts in coulomb model. Also, with particles radius increase, displacement and velocity were reduced; this effect is engendered even without considering friction factor. Correspondingly, considering accuracy and validity, the coulomb model was the least accurate model and lugre was the most accurate one and the HK model was placed between these two models.