مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه‌‎سازی منیپولیشن نانولوله های کربنی و آلوتروپ های آن به روش دینامیک مولکولی

نویسندگان
1 استاد تمام دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران
2 کارشناسی ارشد
3 دانشجوی دکترا
چکیده
‌‌‌در ‌‌‌این مقاله ‌‌‌به ‌‌‌مدل‌سازی ‌‌‌و ‌‌‌شبیه سازی ‌‌‌فرآیند ‌‌‌منیپولیشن ‌‌‌نانوذرات کربنی ‌‌‌پرداخته شده است. از آن جایی که در منیپولیشن نانوذرات، هندسه نقش مهمی در رفتار دینامیکی بازی می کند؛ بررسی ‌‌‌اشکال ‌‌‌هندسی ‌‌‌مختلف نانوذرات در این فرآیند ‌‌‌حائز ‌‌‌اهمیت ‌‌‌است. به منظور بررسی تأثیرات هندسی، منیپولیشن چهار آلوتروپ کربنی با جرم برابر انجام شد و تأثیر قطر نانولوله های کربنی با طول های یکسان در این فرآیند مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور از روش دینامیک مولکولی که متناسب با ابعاد سیستم مورد مطالعه است استفاده شد تا ‌‌‌درک ‌‌‌صحیحی ‌‌‌از ‌‌‌فرآیند منیپولیشن ‌‌‌و ‌‌‌دینامیک آن ‌‌‌ارائه دهد. در مطالعه ی منیپولیشن ‌‌‌آلوتروپ های ‌‌‌کربنی ‌‌‌با جرم یکسان مشخص شد ‌‌‌که ‌‌‌هرچه ‌‌‌آلوتروپ ‌‌‌از حالت ‌‌‌کروی شکل خارج شود، ‌‌‌روند ‌‌‌منیپولیشن‌‌‌ تسهیل می گردد ‌‌‌و ‌‌‌نیروی ‌‌‌وارد ‌‌‌بر ‌‌‌سوزن ‌‌‌کاهش خواهد یافت. ‌‌‌می توان علت ‌‌‌این ‌‌‌امر ‌‌‌را ‌‌‌در ‌‌‌انحنای ‌‌‌سطح ‌‌‌تماس سوزن و نانوذره جستجو نمود. در ‌‌‌فرآیند ‌‌‌منیپولیشن ‌‌‌نانولوله ‌‌‌با ‌‌‌قطرهای ‌‌‌مختلف، ‌‌‌افزایش ‌‌‌قطر ‌‌‌نانولوله ‌‌‌سبب ‌‌‌تغییر ‌‌‌در ‌‌‌نیروی ‌‌‌وارد شده بر ‌‌‌سوزن ‌‌‌و افزایش مقدار ‌‌‌آن ‌‌‌می گردد. مقدار عمق نفوذ در طی فرآیند منیپولیشن برای هر نانولوله استخراج شد، نتایج نشان داد که با افزایش قطر نانولوله، مقدار عمق نفوذ افزایش می یابد. ازآنجایی‌که آلوتروپ های کربنی به عنوان ‌‌‌حامل های ‌‌‌داروئی کاربرد دارند، نتایج این مطالعه در بهبود فرآیندهای عملی و کاهش هزینه های آزمایشگاهی قابل استفاده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of carbon nanotubes ant its allotropes manipulation by molecular dynamics approach

نویسندگان English

Moharam Habibnejad Korayem 1
Hasan Aslani Payan 2
Ahmad Homayooni 3
Rouzbeh Nouhi Hefzabad 3
1 Prof. of Mechanical Eng. of Iran University of Science and Technology
2 M.Sc of mechanical engineering
3 PhD student of mechanical engineering
چکیده English

In this paper, the modeling and simulation of manipulation of carbon nanoparticles have been investigated. The geometry plays a significant role in the dynamic behavior of nanoparticles manipulation and the evaluation of different geometric shapes of nanoparticles in this process is very important. To examine the geometry effects, the manipulation of a different kind of the nano-carbon allotropes has been studied. Furthermore, the manipulation of carbon nanotubes with different diameter has been simulated. For this purpose, the molecular dynamics method has been used to improve our knowledge and understanding about the nanomanipulation processes and dynamics. In the manipulation of carbon allotropes, the results indicated that more spherical allotrope Modes away, the easier manipulation process occurred and the forces on the probe have been reduced; this is due to the curvature of tip and nanoparticle. The results of nanotubes manipulation showed that increasing the diameter of the nanotube causes to increase the force on the probe. The indentation depth was extracted for each nanotube during the manipulation process. The results indicated that the indentation depth increases versus diameter increasing. According to the application of carbon-based structures and nanotubes as the drug carriers in medicine, such this simulation studies can reduce time and cost of experimental projects in this field.

کلیدواژه‌ها English

Manipulation
Nanorobotics
molecular dynamics
Allotropes of carbon
Geometry effects