مدل‌سازی و کنترل تغییر شکل سوزن نانوربات afm در عملیات نانومنیپولیشن خودکار

در این مقاله، با استفاده از دینامیک مولکولی کلاسیک و توسعه آن به دینامیک مولکولی درشت‌دانه، مکانیسم منیپولیشن خودکار با استفاده از نانوربات میکروسکوپ نیروی اتمی مدل‌سازی شده و نشان داده‌شده که تخریب سوزن مهم‌ترین عامل خطا در فرآیندهای منیپولیشن خودکار می‌باشد. بر همین اساس، یک طرح کنترلی برای جلوگیری از اثرات نامطلوب تغییر شکل سوزن ارائه ‌شده است. با تعریف مجذور میانگین مربعات به‌عنوان معیاری برای اندازه‌گیری سطح تغییر شکل، یک پسخور ساده استفاده‌ شده تا بتوان سیستم را کنترل نمود. پس‌ازاینکه مدل ارائه‌شده در مقایسه با برخی کارهای تجربی موجود صحه‌گذاری شده، با استفاده از درشت‌نمایی دینامیک مولکولی، سیستم به یک مدل نسبتاً ساده درشت‌دانه تبدیل‌شده و برای اعمال در فرآیندهای منیپولیشن پیشنهادشده است. با استفاده از این مدل، ملاحظه ‌شده که علیرغم اینکه سوزن آلومینیومی بدترین نتیجه را در میان جنس‌های مختلف سوزن داشته، با استفاده از پسخور شکل، خطای موقعیت دهی تا حد بسیار قابل‌تاملی کاهش‌یافته است. خطای موقعیت‌دهی ذره بدون پسخور و با پسخور برای سوزن نیکلی به ترتیب 77/37 و 77/17 درصد بوده است. این مقادیر به‌خوبی کارایی روش کنترل تغییر شکل را نشان می‌دهند.