تحلیل ارتعاشات حسگر جرمی گرافنی به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی

Abstract

گرافن یکی از جوان­ترین اعضا خانواده نانو مواد کربنی است که با ساختاری دوبعدی، از خواص فوق‌العاده­ای برخوردار است که می­تواند به عنوان حسگر جرمی نیز استفاده شود. با توجه به کاربردهای ویژه حسگر جرمی گرافنی، در این مقاله رفتار ارتعاشی حسگرهای جرمی با روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مورد مطالعه قرار گرفته و تغییرات فرکانس طبیعی حسگر در اثر افزایش ابعاد صفحه در دو راستای زیگزاگ و آرمچیر تحت بررسی قرارگرفته است. بدین منظور، در ابتدا یک صفحه گرافن مربعی در محیط دینامیک مولکولی ایجاد شده و جابجایی ذرات از روش دینامیک مولکولی به­دست آمده است. جابجایی­ها با استفاده از روش تجزیه فرکانسی تحلیل و فرکانس طبیعی اول حسگر محاسبه شده است. این مراحل، برای ابعاد دیگری از صفحات گرافنی که در راستای زیگزاگ و آرمچیر تغییر اندازه داشته‌اند نیز انجام گرفته است. همچنین به منظور صحه گذاری، فرکانس طبیعی حاصل با نتایج یکی از نظریه­های مکانیک محیط پیوسته مقایسه شده است. در ادامه با بررسی قابلیت سنجش جرمی صفحه گرافنی با وجود ذرات متمرکز طلا روی آن، حساسیت صفحه گرافنی به جرم ذرات متمرکز محاسبه و ارائه شده است.