مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تأثیر پارامترهای هندسی تیرک‌های مختلف میکروسکوپ نیروی اتمی بر نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن میکرو/نانوذرات با استفاده از روش آنالیز حساسیت ای فست

نویسندگان
1 استاد تمام دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشجوی کارشناسی، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
3 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
4 دانشجوی دکترا، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
چکیده
در منیپولیشن نانوذرات با میکروسکوپ نیروی اتمی، به منظور مدل‌سازی دقیق دینامیک منیپولیشن و جلوگیری از آسیب به نانوذره، محاسبه‌ی دقیق نیروی بحرانی امری ضروری می‌باشد. برای مدل‌سازی دینامیکی دقیق و محاسبه‌ی نیروی وارد بر نانوذره نیز نیاز به مدل‌سازی سختی در انواع تیرکها، شناخت پارامترهای هندسی حساس مؤثر بر سختی تیرک‌ها و پارامترهای حساس مؤثر بر زمان و نیروی بحرانی می‌باشد. ازاین‌رو در این مقاله ابتدا به‌صورت مجزا به بررسی دو نوع متداول تیرکها یعنی تیرک‌های وی-شکل و خنجری پرداخته‌شده است. برای مدل‌سازی سختی تیرک وی-شکل، این تیرک به دو قسمت تقسیم‌شده است؛ قسمت اول مثلثی و قسمت دوم شامل دو تیر مورب مستطیلی است. سپس سختی هر قسمت به‌طور مجزا مدل شده و سختی نهایی محاسبه شده است. برای مدل‌سازی سختی تیرک خنجری نیز از همین روش استفاده‌شده‌ و تیرک به دو قسمت مثلثی و مستطیلی تقسیم‌شده و سختی نهایی به دست ‌آورده‌ شده است. با توجه به این‌که بررسی پارامترهای اثرگذار بر سختی تیرک و زمان و نیروی بحرانی منیپولیشن در منیپولیشن ذرات زیستی اهمیت بالایی دارد، لذا با استفاده از روش آنالیز حساسیت ای-فست به انتخاب مناسب نوع تیرک و پارامترهای آن پرداخته‌شده است. در انتها در این مقاله نشان داده‌شده است که تیرک خنجری برای جابه جایی ذرات بیولوژیکی مناسب‌تر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effect of different geometrical parameters of atomic force microscope cantilevers in critical force and time based on manipulation with applying EFAST sensitivity analyses

نویسندگان English

Moharam Habibnejad Korayem 1
Sepehr Dehghani Ghahnaviyeh 2
Mehdi Ghasemi 3
Moein Taheri 4
1 Prof. of Mechanical Eng. of Iran University of Science and Technology
2 School of Mechanical Engineering, Iran University and Science Technology, Tehran, Iran
3 School of Mechanical Engineering, Iran University and Science Technology, Tehran, Iran
4 School of Mechanical Engineering, Iran University and Science Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In nanoparticles manipulation with atomic force microscope for modeling exact manipulation dynamics and prevent of damaging nanoparticles, it is necessary to compute critical force. For modeling dynamics and computing critical force that apply to nanoparticles it is necessary to modeling cantilever stiffness and determine sensitive geometrical parameters which are effect cantilever stiffness and critical force. In this paper at first it is investigated on two common different kinds of cantilevers which are V-shaped and dagger cantilevers. For modeling V-shaped cantilever stiffness this cantilever is divided into two parts a triangular head section and two slanted rectangular beams. After that the stiffness of each part is modeled separately and the total stiffness is computed. For modeling dagger cantilever stiffness it is used the same method and cantilever is divided into two parts a triangular head section and a rectangular beam and then the total stiffness is computed. Cantilevers stiffness and critical force in manipulation of biological particles and non-biological particles are very important because of that it is used EFAST sensitivity analyses for selecting suitable cantilever and its parameters. In this paper it has been shown that the dagger-shaped cantilever is more suitable for the manipulation of biological particles.

کلیدواژه‌ها English

Cantilever
Manipulation
Critical force and time
EFAST