مدل سازی و شبیه سازی دینامیک سه بعدی حرکت نانوذرات بیولوژیکی با استفاده از نانوربات afm

در نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، جهت جابه جایی میکرو/نانوذرات مختلف، محاسبه ی دقیق نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن به منظور عدم آسیب دیدن و جابه جایی دقیق میکرو/نانوذرات هدف، امری ضروری می باشد. برای رسیدن به این هدف نیاز به مدل سازی دقیق سینماتیک و دینامیک نانومنیپولیشن می باشد که پیش از این به صورت دوبعدی صورت پذیرفته است. در این مقاله به مدل سازی و شبیه سازی دینامیک سه بعدی نانومنیپولیشن جهت نزدیک تر شدن هرچه بیشتر نتایج مدل سازی به نتایج حاصل از نانومنیپولیشن واقعی پرداخته شده است. برای این منظور با در نظر گرفتن شکل کروی برای میکرو/نانوذرات هدف، ابتدا روابط سینماتیک سه بعدی منیپولیشن استخراج شده است. سپس مدل تماسی جی کاآر جهت استفاده در منیپولیشن ارائه شده و معادلات سختی تیرک مستطیلی در سه بعد استخراج شده است. در آخرین مرحله از بخش مدل سازی، دینامیک سه بعدی حرکت میکرو/نانوذرات هدف استخراج شده و معادلات نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن به دست آمده است. پس از آن با شبیه سازی معادلات به دست آمده، مقادیر نیرو و زمان بحرانی منیپولیشن سه بعدی برای دو ذره ی بیولوژیکی دی اِن اِی و پلاکت محاسبه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر شروع به حرکت غلتشی ذرات مورد بررسی حول محور x قبل از غلتش حول محورهای y و z و همچنین نیروی بحرانی لازم بیشتر برای جابه جایی ذرات دی اِن اِی نسبت به پلاکت می باشد.