بررسي پارامترهاي محيطي و ابعادي بر روي نيرو و زمان بحراني فرآيند منيپوليشن نانوذرات با استفاده از تئوري مكانيك تماس دي‌اِم‌تي

An Examination of Environmental and Dimensional Parameters on Force and Critical Time of the Manipulation Process Using the Mechanical Theory of DMT Contact

منيپوليشن نانو ذرات يك فرآيند از شاخه نانوتكنولوژي است، كه برمبناي ميكروسكوپ نيروي اتمي انجام مي‌شود. امروزه به‌دليل اهميت بسيار بالاي رونق صنعت و ساخت‌وتوليد تجهيزات، ماشين آلات و ابزار در ريز مقياس، منيپوليشن نانو/ميكرو ذرات بيش از پيش مورد توجه و استفاده‌ي صنعتگران است. در فاز اول اين فرآيند نيرو و زمان بحراني، پايه‌اي ترين عوامل خروجي محسوب مي‌شوند. دو دسته از فاكتورها شامل محيطي و ابعادي در تعيين ميزان آن‌ها سرنوشت‌ساز مي‌باشند. در اين مقاله با استفاده از مدل مكانيك تماس دي‌اِم‌تي به‌همراه روش آناليز حساسيت سوبل به بررسي ميزان اثرگذاري كمي و كيفي فاكتورهاي ورودي محيطي و ابعادي شامل هفت پارامتر ورودي شعاع سوزن، ضريب پواسون سوزن، مدول الاستيسيته سوزن، ارتفاع سوزن، طول تيرك، ضخامت تيرك و عرض تيرك بر روي چهار خروجي نيروي بحراني بين سوزن و ذره، زمان بحراني بين سوزن و ذره، نيروي بحراني بين ذره و صفحه مبنا و زمان بحراني بين ذره و صفحه مبنا پرداخته شده است. نوع رابطه‌ي كيفي به‌صورت مستقيم يا معكوس بودن هريك از پارامترها و ميزان واريانس هر يك بر روي عوامل خروجي به‌دست آمده است. در اثرگذاري كمي بيشترين تأثيرگذاري هر پارامتر به تفكيك محاسبه شده است. ضخامت تيرك اثرگذارترين پارامتر ورودي بر روي نيروي بحراني ذره-سوزن و ذره-صفحه‌مبنا با ميزان 75% و 66% بوده است. براي زمان بحراني ذره-سوزن شعاع سوزن با 46% اثرگذارترين پارامتر ورودي بوده است، اما ضخامت تيرك نيز بيش‌ترين تأثير را بر روي زمان بحراني ذره-صفحه‌مبنا با مقدار81% داشته است.

Nanoparticle manipulation is a process from the branch of nanotechnology, which is performed on the basis of atomic force microscopy. Today, due to the high importance of industry prosperity and the production of fine-scale equipment, machinery and tools, nanoparticle / micro-particle manipulation is increasingly being used by artisans. In the first phase of this process, the critical force and time are the most basic output factors. Two types of factors include environmental and dimensional factors in determining their fate. In this paper, quantitative and qualitative effects of environmental and dimensional input factors including seven tip radius input, Poisson tip coefficient, tip modulus of elasticity, cantilever height, cantileverlength, cantilever height, cantileverheight an‎d the width of the pole on the four outputs of the critical force between the tip and the particle, the critical time between the tip and the particle, the critical force between the particle and the base plate, and the critical time between the particle and the base plate. The type of qualitative relationship is obtained by either directly or inverting each of the parameters and the amount of variance on the output factors. In quantitative effect, the maximum effect of each parameter is calculated separately. The thickness of the cantilever was the most effective input parameter on the particle-tip and particle-plate critical forces with 75% and 66%, respectively. For critical particle-tip time, the tip radius was the most effective input parameter with 46%, but the cantileverthickness had the most influence on the particle-plate critical time of 81%