خلاصه
در این پژوهش، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، رفتار جابه‌جایی میکرو/نانوذرات روی سطح شیشه‌ای بررسی شده و تأثیر زاویه تماس رأس پروب بر میزان نیروی لازم برای حرکت ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است. نیروی جانبی موردنیاز برای جابه‌جایی ذرات از طریق تحلیل حلقه‌های اصطکاک و منحنی‌های نیرو–جابجایی استخراج شده و نتایج آزمایشگاهی با مدل‌سازی دینامیکی مقایسه گردیده‌اند. نتایج نشان می‌دهد با افزایش زاویه تماس رأس پروب، نیروی جانبی لازم برای راندن نانوذرات کاهش می‌یابد؛ موضوعی که ناشی از کاهش زمان رسیدن نیرو به مقدار بحرانی و کاهش آسیب وارد بر پروب است. همچنین تطابق مناسب میان نتایج تجربی و مدل تحلیلی، اعتبار مدل دینامیکی ارائه‌شده را تأیید می‌کند.
نمونه يك حلقه اصطكاك
پارامترهاي هندسي پروب ميكروسكوپ نيروي اتمي
دياگرام آزاد پروب و نيروهاي وارد بر آن
مقايسه تغييرات نيروي جانبي بر اثر تغيير زاويه تماس
پارامترهاي هندسي پروب ميكروسكوپ نيروي اتميز
نتیجه گیری
نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که زاویه تماس رأس پروب تأثیر مستقیمی بر میزان نیروی جانبی لازم برای جابه‌جایی نانوذرات دارد. با افزایش زاویه تماس، نیروی موردنیاز برای راندن ذرات کاهش می‌یابد که این موضوع علاوه بر بهبود فرآیند جابه‌جایی، موجب کاهش آسیب وارده به پروب نیز می‌شود. همچنین مقایسه نتایج حاصل از آزمایش‌های عملی با مدل‌سازی دینامیکی، تطابق مناسبی را نشان داده و اعتبار مدل ارائه‌شده را تأیید می‌کند.
در این تحقیق، استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و تحلیل حلقه‌های اصطکاک امکان بررسی دقیق رفتار چسبندگی و اصطکاک در مقیاس نانو را فراهم کرده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که کنترل پارامترهای هندسی پروب، به‌ویژه زاویه تماس، می‌تواند نقش مهمی در بهینه‌سازی فرآیند موقعیت‌دهی و جابه‌جایی نانوذرات داشته باشد. از این‌رو، یافته‌های پژوهش می‌توانند در توسعه فناوری‌های مرتبط با نانومکانیک، نانو‌دستکاری و سیستم‌های دقیق مبتنی بر AFM کاربرد مؤثری داشته باشند.