در این مقاله، رفتار دینامیکی میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیر کلاسیک گرادیان کرنشی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور، میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی و سوزن متصل به انتهای آن به صورت یک جرم متمرکز مدل سازی شده است. میکروتیر از طریق یک المان پیزوالکتریک متصل به انتهای گیردار تحریک شده و معادله مشتقات جزئی غیرخطی حاکم بر سیستم براساس تئوری اویلر-برنولی استخراج شده است با اعمال روش های جداسازی و گلرکین، به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل می شود. در بسیاری از مطالعات تجربی مشاهده شده است هنگامی که ابعاد سازه تا ناحیه میکرون و زیر میکرون کاهش یابد، اثر اندازه در رفتار دینامیکی این میکرو ساختارها نقش پیدا می کند. تئوری کانتینیوم کلاسیک به خاطر چشم پوشی از اثر اندازه، دارای دقت پایینی در پیش بینی رفتار مکانیکی ابزارهای نانو می باشد، به همین دلیل دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک در تحلیل رفتار دینامیکی میکروتیر دیدگاه متفاوتی دارند. در این مقاله، ناحیه پایداری میکروتیر به صورت تحلیلی و عددی به دست آمده و با مقایسه نتایج مشخص گردید که این دو روش با هم تطابق دارند. تفاوت بین تحلیل های ارائه شده در رفتار دینامیکی میکروتیر توسط دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک با رسم نمودارهای گوناگونی نشان داده شده است. مشخص می شود که در نظر گرفتن اثر اندازه، ماهیت مسئله دینامیکی را به کلی تغییر می دهد و ممکن است در حالیکه تئوری کلاسیک رفتاری پایدار برای میکروسکوپ پیش بینی می کند، اثر اندازه باعث وقوع پایداری دوگانه شود. نتایج به دست آمده در این مقاله برای طراحی و تحلیل میکروسکوپ های اتمی بسیار کارا می باشند.

سابقه و هدف: پیشرفت های اخیر دربهبود خصوصیات مکانیکی، فیزیکی و زیبایی کامپوزیت های دندانی منجر به افزایش چشمگیر در استفاده از آن ها شده است. دهان شویه های با پایه الکل ممکن است بر روی برخی خواص کامپوزیت تأثیر گذاشته و سبب مشکلاتی همچون تغییر رنگ و سایش کامپوزیت شوند. با توجه به افزایش کاربرد کامپوزیت رزین، تقاضای روز افزون برای زیبایی و افزایش مصرف دهانشویه ها، ارزیابی تاثیر دهان شویه ها بر خواص فیزیکی کامپوزیت ازجمله خشونت سطحی آن ها ضروری است. این مطالعه با هدف بررسی اثر دهان شویه حاوی الکل بر خشونت سطحی کامپوزیت های میکروهیبرید و نانوهیبرید انجام شد. مواد و روش ها: این مطالعه آزمایشگاهی با کد اخلاق IR. IAU. DENTAL. REC. 1399. 049 در تاریخ 24/3/1399 در دانشکده دندانپزشکی دانشگاه علوم پزشکی آزاد اسلامی تهران انجام شد. مجموعاً 60 نمونه کامپوزیت نانوهیبرید IPS Empress و کامپوزیت مایکروهیبرید Vit-l-escence با ضخامت 2 میلی متر و قطر 5 میلی متر تهیه گردید. نمونه ها به مدت 24 ساعت در دمای 37 درجه سانتی گراد نگهداری و بعد از آن توسط دیسک های ساینده آلومینیوم اکساید پالیش شدند. سپس، نمونه ها به مدت 24 ساعت در 20 میلی لیتر بزاق مصنوعی غوطه ور شدند. پس از 24 ساعت خشونت سطحی اولیه نمونه ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) اندازه گیری شد. نمونه های کامپوزیتی IPS Empress direct و Vit-l-escence به صورت تصادفی به دو زیرگروه تقسیم شده (15 =n) و در داخل 20 میلی لیتر دهانشویه حاوی لیسترین و دهانشویه فاقد لیسترین، در داخل ظروف دربسته به مدت 24 ساعت درون انکوباتور در دمای 37 درجه سانتی گراد قرار گرفتند. این میزان در صورت استفاده روزانه از دهان شویه به مدت 2 دقیقه در روز، معادل یک سال استفاده از دهانشویه می باشد. میزان خشونت سطحی ثانویه نمونه ها توسط AFM اندازه گیری شد. تغییرات خشونت سطحی نمونه ها توسط آزمون های Two way ANOVA و Ttest ارزیابی شد. یافته ها: در این مطالعه، اندازه گیری مقادیر اولیه خشونت سطحی نمونه ها، مقادیر بیش تری را در کامپوزیت مایکروهیبرید نسبت به کامپوزیت نانوهیبرید نشان داد. با اندازه گیری تغییرات خشونت سطحی، بیش ترین تغییرات مربوط به کامپوزیت مایکروهیبرید Vit-l-escence قرار گرفته در دهان شویه لیسترین حاوی الکل وکم ترین تغییرات خشونت سطحی مربوط به کامپوزیت نانوهیبرید IPS Empress قرار گرفته در دهانشویه لیسترین فاقد الکل بود. نتایج آزمون two-way ANOVA نشان دهنده تغییرات معنی دار خشونت سطحی برای گروه های در معرض دهان شویه حاوی الکل بود، که بیانگر رفتار متفاوت دو نوع کامپوزیت در برابر الکل است. براساس نتایج، قرارگیری کامپوزیت در دهان شویه ها سبب افزایش خشونت سطحی کامپوزیت ها شد، هم چنین در حضور الکل تغییرات خشونت سطحی دو کامپوزیت IPS Empress و Vit-l-escence دارای اختلاف آماری معنی دار بود(0/001>P) و این تغییرات در گروه Vit-l-escence به طور معنی داری بیش تر از گروه IPS Empress بود(0/001>P). استنتاج: مقدار خشونت سطحی هر دو نوع کامپوزیت پس از قرار گرفتن در معرض دهان شویه صرف نظر از وجود الکل افزایش یافت، ولی این افزایش کم تر از حد آستانه 0/2 میکرون برای چسبندگی باکتری بود و از نظر کلینیکی قابل قبول بود. اثر دهان شویه حاوی الکل بر افزایش خشونت سطحی هر دو نوع کامپوزیت، بیش تر از دهان شویه بدون الکل بود. افزایش خشونت سطحی در کامپوزیت مایکروهیبرید نسبت به کامپوزیت نانوهیبرید در اثر قرارگیری در دهان شویه حاوی الکل بیش تر بود.

برس کاری برای اهداف مختلفی چون حذف ناخالصی ها و اکسیدهای سطح فلزات، افزایش براقیت سطح، بهبود خواص خستگی، فعال سازی سطح جهت نشاندن پوشش های مختلف استفاده می گردد. با ایجاد شرایط مناسب، برس کاری می تواند تغییر شکل پلاستیک شدید روی سطح ایجاد نماید. برس کاری سبب ایجاد خراش و تغییر شکل پلاستیک لایه های سطحی و سیلان ماده می گردد. سیلان فلز باعث افزایش کرنش پلاستیک و افزایش نابجایی ها در آن محدوده گشته و پس از بازیابی، دانه های ریز تشکیل می شود. تشکیل دانه های ریز در اثر برس کاری سطح آلومینیوم 6061 در سرعت های مختلف و اندازه و توزیع دانه ها در مناطقی که تحت تاثیر برس کاری قرار گرفته بودند با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج میکروسکوپ نیروی اتمی وپراش اشعه ایکس نشان  داد که اندازه دانه های سطحی در اثر این فرآیند به 30-70nm رسیده اند.

میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM)، علاوه بر قابلیت تصویربرداری از سطح نمونه، امکان به دست آوردن اطلاعاتی از خواص مکانیکی نمونه نظیر مدول الاستیک را فراهم می کند. استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی برای ایجاد نانوخراش ها، آن را به یک ابزار مفید برای شناسایی ویژگی های الاستیک نمونه های زیستی مانند مدول یانگ تبدیل نموده است. نرم افزار JPK IP روش آسان و مناسبی برای به دست آوردن داده های کشسانی و محاسبه مدول یانگ می باشد.

در این پژوهش، استفاده از فرکانس های تشدید بالاتر برای تحریک میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی در حالت غیرتماسی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش های رایج مدلسازی ارتعاشات غیرخطی مانند معادلسازی با سیستم گسسته ی جرم و فنر علاوه بر دقت پایین به دلیل در نظر نگرفتن پیوستگی تیر قابلیت انطباق با مودهای بالاتر را ندارند. در این مقاله، ابتدا معادله ی حاکم بر ارتعاشات غیرخطی میکروتیر با استفاده از اصل همیلتون تعمیم یافته و بر مبنای فرضیات تیر اویلر-برنولی و تغییر شکلهای کوچک به دست آمده است. معادله ی حاصل معادله ای با مشتفات جزئی و شرایط مرزی غیرخطی است. روش متداول در حل چنین معادلاتی، تبدیل معادله ی جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی با استفاده از روش های کاهش مرتبه می باشد. اما در پژوهش حاضر معادله با مشتقات جزئی به طور مستقیم و بدون استفاده از روش های کاهش مرتبه با روش اغتشاشات حل شده است. همچنین با حل عددی معادله دیفرانسیل معمولی حاصل از روش گلرکین صحت روابط به دست آمده از روش اغتشاشات بررسی و مورد تایید قرار گرفته است. رفتار میکروسکوپ در حالت استاتیکی، شکل مودهای خطی میکروسکوپ، معادلات حاکم بر هارمونیک صفر، اصلی و دوم در طول میکروتیر و همچنین پارامترهای تاثیرگذار بر بیشینه دامنه ی سوزن در هر مود و فرکانسی که بیشینه ی دامنه در آن اتفاق می افتد بررسی شده است. مشاهده می شود که با بالاتر رفتن شماره مود، جابجایی غیرخطی فرکانس تشدید کوچک تر می شود. اما مودها و هارمونیک های بالاتر نسبت به فرکانس تشدید اول سرعت بیشتری در ثبت اطلاعات نمونه دارند و همچنین به دلیل حساسیت بیشتر به دامنه ی تحریک کوچکتری نیاز دارند.

در این مقاله میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیرکلاسیک غیرمحلی مدل سازی شده و ارتعاشات غیرخطی در این سیستم تحلیل و کنترل می شود. در این مدل سازی معادله حاکم بر نانوکانتیلور اویلر-برنولی با در نظر گرفتن غیرخطی هندسی فون کارمن و بر اساس تئوری الاستیسیته غیرمحلی ارینگن با استفاده از اصل همیلتون استخراج می شود. در گام بعد با به کاربردن روش گالرکین، معادله دیفرانسیل حاکم بر دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی در حضور نیروهای جاذبه و دافعه واندروالس به دست می آید. معادله غیرخطی حاکم با استفاده از روش مقیاس های زمانی چندگانه حل شده و تشدیدهای اولیه و ثانویه میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه می شود. در این راستا منحنی های پاسخ فرکانسی و دامنه پاسخ برحسب دامنه تحریک، برای تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک به ازای مقادیر مختلف پارامتر غیرمحلی رسم می شود. بر این اساس، نشان داده می شود که تشدیدهای اولیه، سوپرهارمونیک و ساب هارمونیک میکروسکوپ نیروی اتمی به طور چشمگیری تحت تاثیر پارامتر غیرمحلی هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که استفاده از تئوری غیرمحلی برای تحلیل ارتعاشات غیرخطی میکروسکوپ نیروی اتمی یک ضرورت اساسی است. سپس، علاوه بر تحلیل دینامیکی، با طراحی و به کاربردن کنترلر مقاوم تطبیقی فازی، ارتعاشات آشوبناک در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی به طور کامل کنترل و حذف می شود. برای این کار کنترلر مقاوم تطبیقی فازی به عنوان یک روش قدرتمند به منظور کنترل آشوب در مدل غیرمحلی میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده می شود. نتایج به دست آمده در فرآیند طراحی و کنترل میکروسکوپ نیروی اتمی کاربرد دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

محوطه سفالین در شمال شهر پیشوا و شرق دشت ری (دشت ورامین-پیشوا) قرار دارد. این محوطه به دلیل وجود مواد فرهنگی و استقراری از دوره آغاز نگارش به مانند گل نوشته، مهر و اثر مهر در مرکز فلات ایران بیشتر توجه را به خود معطوف داشته است. در همین راستا این پژوهش به منظور شناخت و مطالعه میکروسکپی و شیمیایی حداقل بخشی از گل نوشته های آغاز ایلامی، انجام گردید. مهم ترین پرسش در این پژوهش دست یابی به ارایه پاسخ در جهت ارتباط بین نمونه های گل نوشته و قلم نگارشی به دست آمده از تپه سفالین از طریق آزمایش ها شیمیایی و ساختار شناسی بر روی دو نمونه گل نوشته و یک قلم فلزی از آثار این محوطه است. در این پژوهش چگونگی ارتباط نمونه گل نوشته با نمونه قلم یافت شده از طریق آزمایش ها شیمیایی جهت شناسایی عنصری رسوبات سطحی انجام گردید. بر این اساس عناصر شیمیایی رسوبات سطحی قلم توسط میکروسکوپ الکترونی موردبررسی قرار گرفتند و رد یابی شباهت های ژیوشیمیایی بین عناصر اصلی و عناصر کمیاب موجود در قلم و کتیبه مورد تحلیل قرار گرفت. همچنین تصاویر مطالعات سطحی توسط اسکن میکروسکوپ روبشی اتمی (AFM)، برخی از ساختارهای مربوط به وجود حکاکی بر روی کتیبه با قلم را آشکار نموده است. با استفاده از میکروسکوپ روبشی اتمی ویژگی های سطح اشیاء را موردبررسی و کنترل قرار داده می شود. این وسیله با توجه به کنترل جابجایی بسیار حساس نمونه و توسط سوزن بسیار نازک کندیلور امکان اندازه گیری توپوگرافی سطح و همچنین میزان اصطکاک با دقت کمتر از یک نانومتر از ارتفاع و چند نانومتر در موقعیت جانبی را فراهم می کنند. میکروسکوپ روبشی اتمی (AFM)، یکی از معدود روش هایی است که با استفاده از آن می توان به میزان زبری با استفاده از خصوصیت اصطکاک مواد پی برد. مقایسه داده های میکروسکوپ روبشی اتمی می تواند به عنوان ابزار برای توصیف سطح در مطالعات خصوصیات سطح و اصالت شناسی مواد تاریخی بسیار مورداستفاده قرار گیرد.

به طور کلی، هر سلول طبیعی بدن انسان، که مشتمل بر قسمت های مختلفی همچون هسته، غشاء سلولی و نانوالیاف پروتئینی می باشد، دارای سختی و استحکام مکانیکی مشخصی است. هرگونه تغییر محسوس در این استحکام، نشان از یک بیماری دارد. یکی از راه های تشخیص بیماری های مختلف همچون سرطان در سلول های طبیعی بدن انسان، سنجش میزان تغییرات رخ داده در خواص مکانیکی آن ها می باشد. در مقالۀ حاضر، مشخصات مکانیکی شامل مدول الاستیسیته و نیروی چسبندگی سلول Ago-1522 که از سلول های طبیعی پوست محسوب می شود، با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی JPK (ساخت کشور آلمان) نوع نانوویزارد 3، در هر دو مد نفوذی و بازگشتی و در دمای 37 درجۀ سیلسیوس به دست آمده اند. بر اساس نتایج مدول الاستیک، میانگین برای سلول موردنظر در مد نفوذی (به عنوان مد معتبر در گزارشات) معادل 4/577 پاسکال می باشد. نیروی چسبندگی نیز در مد بازگشتی معادل نیوتن می باشد. براساس تصاویر تهیه شده از سطح سلول با میکروسکوپ نیروی اتمی، حداکثر ارتفاع آن 4/0 میکرومتر می باشد.

میکروسکوپ نیروی اتمی به عنوان ابزاری قدرتمند امکان تهیه تصویر از نمونه های زیستی از مولکول های منفرد تا سلول های زنده را فراهم کرده و کنترل و مطالعه آن ها را میسر می کند. محققان بلافاصله بعد از اختراع AFM دریافتند که برای بیشتر نمودن فرصت های تهیه تصویر آن در نمونه های زیستی و رفع محدودیت های این روش، همگام با فناوری، پیشرفت این میکروسکوپ مورد نیاز است، لذا این مسئله باعث بوجود آمدن حالت های جدیدی از تهیه تصویر شد که به پیشبرد توانایی های این روش کمک کرد. در اینجا مبانی اولیه، مزایا و محدودیت های رایج ترین حالت های تهیه تصویر در زیست شناسی و حالت های توسعه یافته جدید مبتنی بر استخراج اطلاعات کمی مانند تهیه تصویر چند عاملی، چند فرکانسی، تشخیص مولکولی و تهیه تصویر با سرعت بالا مورد بررسی قرار داده می شود.