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原子力显微镜微操纵术中粘附力学研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2017
  • 中图分类:
    TH742
  • 关键词:
  • 成果简介:
    课题来源与背景:21世纪,纳米技术、信息技术和生物技术被认为是科学技术最前沿的三大领域。操纵纳米颗粒在纳米流变学、纳米颗粒相互作用、纳米组装和表面等离子体共振等方面有着重要的应用。然而纳米制造研究现阶段面临的任务主要是提高操纵的效率、准确性和操纵位置精度。原子力显微镜是实现纳米操纵的重要工具,因此研究原子力显微镜微操纵技术中的力学问题非常重要。研究目的与意义:分析原子显微镜术中表面粘附力的规律,以期改善操纵成功率,提高操作精度和速度,为实际的微纳操作和微纳加工技术提供理论依据。主要论点与论据:课题组提出有液桥连接的情况下微纳米颗粒之间的范德华力和毛细力的理论计算方法。该方法相对精确的描述了在湿度环境下的粘附力的计算,课题组并提出表面积分方法(Surface intergration method),对颗粒的润湿部分的干燥部分的范德华力分开考虑,可以计算了球形、锥形、圆柱形针尖和抛物线形针尖/微纳米颗粒的范德华力。该方法可以将颗粒半径和表面接触角等因素都考虑在内。创见与创新:此前的纳米操纵仿真模拟研究方面比较单一,一般只涉及其中的单一作用力的影响。对于实验中出现的关键参数大都采用近似为定值的方法处理,因此出现了理论与实验的相关性不紧密。该项目将对于实验中出现的各项因素(接触角、环境湿度、颗粒半径、针尖半径)都要进行详细的讨论,并且与实验结合紧密。社会经济效益,存在的问题:该项目的主要目的是指导实验改进和理论模型的修正,从而对原子力显微镜纳米操纵实验的策略和控制方法提供参考。历年获奖情况:无。成果简介在项目进行期间,共发表英文论文6篇(第一作者),其中国内SCI论文2篇,国外EI论文4篇,以第一发明人获得国家发明专利一项。获得主持2015年度国家自然科学基金理论物理专款项目一项。发表论文(1) Li Yang, JunHui Hu#, Kezhao Bai, Capillary and van der Waals force between microparticles with different sizes in humid air, Journal of Adhesion Science and Technology, 2015, 30(5):566-578。(2)Li Yang, Yusong Tu#, Huili Tan, Influence of atomic force microscope (AFM) probe shape on adhesion force measured in humidity environment, Applied Mathematics and Mechanics (English Edition), 2014, 25(1):1-8。(3) Li Yang, JunHui Hu#, Jian Qin, The vander Waals force between arbitrary shaped particle and a plane surfaceconnected by a liquid bridge in humidity environment, Granular matter, 2014,16:903-909。(4)Li Yang, Qin Jian, Baike Zhao#, Determine the geometry of tip in humidity-dependent adhesion force measurements with atomic force microscope, Applied Mechanics and Materials, 2014, 488-489, 1248-1251。(5) Li Yang, Junhui Hu#, and Lingjiang Kong, Theoretical study of the effect of probe shape on adhesion force between probe and substrate in Atomic Force Microscope experiment, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 2013, 43(4), 81-92。(6)Li Yang, Junhui Hu#, Kongling Jiang, Two dimensional cellular automaton model of the mixed traffic flow for urban traffic, Applied Mechanics and Materials, 2013, 241-244: 2082-2087。专利阳丽,王力虎,基于布里渊散射分布式光纤传感测量系统及测量方法。2015.11.28, ZL201210264154.2项目期间获得主持项目:国家自然科学基金理论物理专款(“博士研究人员启动项目”),11447106, 《PM2.5悬浮颗粒间相互作用力规律研究》,2015/01-2015/12。
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