طراحی حسگر جرمی گرافن با حساسیت بالا در سنجش چینش‌های مختلف جرمی بر اساس جابه‌جایی فرکانس غیرخطی

در این مقاله از صفحه گرافن برای طراحی حسگر جرمی با حساسیت بالا استفاده می شود. برای این منظور، ارتعاشات غیر خطی نانوصفحه کربنی بر بستر وینکلر و پسترناک، جهت استفاده به عنوان حسگر جرمی بررسی می گردد. برای مدلسازی نانو صفحه حسگر، از نظریه صفحه غیر موضعی کیرشهف استفاده می شود و اثر جرم های متمرکز واقع بر نقاط دلخواه از صفحه درنظر گرفته می شود، سپس از روش گالرکین جهت تبدیل معادله پاره ای حاکم به معادله دیفرانسیل معمولی استفاده می گردد. در مرحله بعد، از روش سری با مقیاس های زمانی چندگانه، پاسخ فرکانسی غیرخطی سیستم بدست می آید. پارامتر غیرموضعی که نقش مهمی در رفتار نانو سیستم دارد، از طریق مقایسه نتایج کار با پژوهش های دیگر، تعیین می شود و فرکانس طبیعی نانوصفحه کربنی با نتایج دینامیک مولکولی صحت سنجی می گردد. ابعاد نانوصفحه و مشخصات بستر مورد استفاده به گونه ای انتخاب می شود که حسگر طراحی شده، قابلیت تشخیص تک جرم در مرکز نانوصفحه با مقدار پنج زپتو گرم را داشته باشد. قابلیت تشخیص جرمی در چینش های مختلف جرمی نیز بررسی و با یکدیگر مقایسه خواهند شد.