تغيير شكل نانوذرات طلا تحت تأثير منيپوليشن سه‌بعدي و اثر زاويه‌اي برمبناي مكانيك تماس با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي

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

تعاريف مختلف نانوتكنولوژي نشان دهنده‌ي اين واقعيت است، كه فناوري نانو دامنه‌ي وسيعي از حوزه‌هاي علمي را در‌بر مي‌گيرد. در حقيقت نانوتكنولوژي يك علم بين رشته‌اي و رويكردي جديد به تمام رشته‌ها است. در فرآيند نانومنيپوليشن با استفاده از ميكروسكوپ نيروي اتمي، مدل‌هاي تماسي براي تعيين نيرو و زمان بحراني كه تشكيل دهنده‌ي فاز اول اين فرآيند هستند، نقش بسيار مهمي دارند. در اين مقاله دو بخش تماسي در نانومنيپوليشن ميكرو/نانوذرات استوانه‌اي طلا مورد بررسي قرار گرفته است. بخش اول تماس ميكرو/نانوذرات هدف و صفحه‌ي مبنا و بخش دوم تماس نوك سوزن تيرك و ميكرو/نانوذرات هدف است. براي بخش اول از پنج مدل تماسي مهم هرتز، لاندبرگ، داوسون، نيك‌پور و هواپريچ استفاده شده است. در بخش دوم نيز از مدل‌هاي تماسي هرتز و جي‌كي‌آر بهره گرفته شده ‌است. براي تماس در بخش اول تغيير شكل صورت گرفته بين صفحه‌ي مبنا و ميكرو/نانوذرات استوانه‌اي طلا، مدل داوسون بيشترين و مدل نيك‌پور كمترين ميزان تغيير شكل و عمق نفوذ را داشته است. همچنين در تغيير شكل صورت گرفته بين ذرات استوانه‌اي هدف و نوك كروي سوزن، مدل هرتز كمترين و مدل جي‌كي‌آر بيشترين تغيير شكل و عمق نفوذ را به دليل در نظر گرفتن نيروهاي چسبندگي نشان داده است. نتايج داشته است، كه با افزايش زاويه‌ي نوك سوزن با محور z، ميزان عمق نفوذ و تغيير شكل ايجاد شده بين ذره و صفحه‌ي مبنا به‌طور كلي كاهش خواهد يافت كه، مدل لاندبرگ بيشترين و مدل نيك‌پور كمترين ميزان كاهش را نمايش داده است.

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.