مدلسازی و شبیه سازی حرکت نانولوله کربنی درون یک سیال قطبی تحت میدان الکترومغناطیسی

پس از کشف نانولوله های کربنیتوسط ایجیما و همکارانش بررسی های زیادی روی این نانوساختارها انجام شده است.این نانوساختارها به دلیل اندازه کوچکشان، قدرت مکانیکی بالا و خصوصیات الکترونیکی منحصر به فردشان، توجهات زیادی را به خودشان جلب کرده اند. نانولوله های کربنی به دلیل این ویژگی های برجسته کاربردهای فراوانی را به خود اختصاص داده اند که برجسته ترین آنها کاربرد پزشکی نانولوله کربنی در دارورسانی برای درمان بیماری هایی مانند سرطان می باشد. در روش های امروزی دارورسانی توسط نانولوله کربنی حامل دارو، نانولوله کربنی حامل دارو را در خون تزریق می کنند تا از طریق جریان خون به سلول هدف برسد. امروزه برای اینکار از گیرنده های سلولی متصل به نانولوله حامل دارو استفاده می کنند که این روش از بهره بالایی برای رسیدن به هدف برخوردار نمی باشد، ازاینرو هدف اصلی ما در این تحقیق بدست آوردن روش هایی برای کنترل دقیق حرکت نانولوله کربنی و هدایت گری با دقت بالا برای انتقال نانولوله کربنی به یک موقعیت کاملاً مشخص در محیط هایی با ابعاد میکرو و نانومتر می باشد. برای حرکت نانولوله کربنی درون محیط سیال از تئوری دی الکتروفوروز که توسط آقای هربرت پل در سال 1950 ارائه شده است، بهره گرفته ایم. برطبق این اثر هنگامی که یک ذره تحت میدان الکتریکی قرار می گیرد، از سوی میدان یک گشتاور دو قطبی در ذره القاء و درنتیجه یک نیروی خالص بر آن وارد می شود. این نیرو باعث جابجایی نانولوله کربنی به سمت منبع تولید میدان و یا باعث دور شدن نانولوله کربنی از منبع تولید میدان می شود. در تحقیق حاضر از دو نوع نانولوله کربنی فلزی و نیمه هادی و 4 محیط ایزوپروپیل الکل، اتانول، آب مقطر و خون که نانولوله کربنی در آن ها پراکنده است، استفاده می کنیم. برای حرکت نانولوله کربنی در محیط هایی با ابعاد میکرو و یا نانومتر باید بتوانیم میزان و جهت جابجایی نانولوله کربنی را بسیار دقیق کنترل و میزان جابجایی آنرا تا حداقل ممکن کاهش دهیم. ازاینرو 4 اثر مهم را مورد بررسی قرار داده ایم تا توسط کنترل آنها بتوانیم میزان جابجایی نانولوله کربنی را تا حداکثر ممکن کاهش دهیم. این اثرها عبارتند از: اثر فرکانس ولتاژ ac اعمالی به میکروالکترودها، اثر ثابت دی الکتریک و رسانندگی الکتریکی محیط و نانولوله کربنی در محدودیت های فرکانس بالا و پایین، ولتاژ بایاس اعمالی به میکروالکترودها و فاصله میان میکروالکترودها. برای بررسی اثر فرکانس، اثر آن را روی پارامتر re{kf} بررسی کرده ایم. پارامتر re{kf} بشدت به فرکانس ولتاژ بایاس اعمالی به میکروالکترودها وابسته می باشد و تنها پارامتری است که هم بر اندازه و هم بر علامت نیروی وارد بر نانولوله کربنی و در نتیجه بر میزان جابجایی و جهت حرکت نانولوله کربنی تاثیرگذار می باشد. برای بررسی اثر ثابت دی الکتریک و رسانندگی الکتریکی محیط و نانولوله کربنی، از رابطه نیروی دی الکتروفورتیک برای محدودیت های فرکانس های پایین و بالا استفاده کرده ایم. ولتاژ بایاس اعمالی به میکروالکترودها و فاصله میان میکروالکترودها مستقیماً روی شدت میدان الکتریکی تاثیر دارد و از آنجاییکه نیروی دی الکتروفورتیک با گرادیان اندازه میدان به توان 2 ارتباط مستقیم دارد ازاینرو این دو اثر تنها روی میزان جابجایی نانولوله کربنی تاثیر دارند و به هیچ وجه در جهت جابجایی نانولوله کربنی دخالتی ندارند. در اثر ولتاژ بایاس مقدار پتانسیل اعمالی به میکروالکترودها در سه رنج 10v,50v,100v و در اثر فاصله میان میکروالکترودها، فاصله میان نوک میکروالکترودها را در سه رنج 1u,6u,10u انتخاب کرده ایم.