طراحی و تحلیل یک نانو زیست حسگر ارتعاشی بر پایه نانولوله‌ کربنی برای تشخیص ویروس‌ها

نویسندگان

1 دانشگاه خوارزمی

2 دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری

doi
چکیده

در این پژوهش، یک مدل نظری بر اساس معادلات تیر اویلر-برنولی [i] اصلاح شده‌ی ناموضعی برای تشخیص ذرات بیولوژیکی جذب شده بر روی نانولوله‌های کربنی دو سر گیردار به عنوان یک نانو زیست حسگر ارتعاشی ارائه شده است. اساس کار این نانو زیست حسگرهای ارتعاشی، محاسبه دقیق تغییر فرکانس تشدید به دلیل تغییر جرم ناشی از جذب سطحی ویروس‌ها است. در بیشتر تحقیق‌های انجام شده برای سادگی محاسبات از تکیه‌گاه‌های دوسر مفصلی استفاده کرده‌اند، درحالی‌که ساخت چنین تکیه‌گاه‌هایی در مقیاس نانو تقریبا غیرممکن است. به این منظور از تکیه‌گاه‌ دو سر گیردار برای تحلیل این مسأله استفاده شده است و برای نخستین بار، پاسخ بسته فرکانس ارتعاشی یک نانوحسگر دوسر گیردار بر حسب مشخصات هندسی و مکانیکی نانولوله به همراه اثرهای ناموضعی، سطحی و اینرسی دورانی، ارائه گردید. اگرچه بسیاری از محققان از اثرهای تنش سطحی و اینرسی چرخشی به‌طور هم‌زمان در تحلیل ناموضعی ارتعاشی نانوحسگر چشم‌پوشی کرده‌اند، اما این پژوهش نشان می‌دهد که اثرهای مذکور در مقیاس‌ نانو، نقش زیادی در تغییر فرکانس تشدید و دقت نانو زیست حسگرهای ارتعاشی داشته‌اند. همچنین بر پایه پاسخ به‌دست آمده، شش نوع ویروس متفاوت مورد بررسی قرار گرفت که براساس آنالیز حساسیت، نانو زیست حسگر طراحی شده موفق به تفکیک تغییر فرکانس و در نتیجه تشخیص آنها شد. [i]. Euler-Bernoulli beam