تحلیل و بررسی اثر پوشش کامل لایه‌ی جاذب میوسین بر ارتعاشات نانو زیست‌حسگرهای سیلیکونی به منظور شناسایی عوامل بیماری‌زا

Abstract

در این پژوهش، یک نانو زیست‌‌حسگر سیلیکونی بر پایه‌ی مدل مکانیک محیط‌های پیوسته‌ی اصلاح شده‌ی تیر اویلر-برنولی ارائه شده است. اساس کار این نانوحسگر ارتعاشی یک سر گیردار، محاسبه‌ی تغییر فرکانس تشدید به دلیل جذب سطحی ذرات بسیار کوچک مانند ویروس‌ها و باکتری‌ها می‌باشد. برای این منظور، سطح نانو زیست‌حسگرها را به یک ماده‌ی بیولوژیک مانند میوسین به عنوان لایه‌ی جاذب آغشته می‌کنند. در بیش‌تر تحقیق‌های انجام شده، از اثرهای جرم و سختی این لایه‌ی جاذب و هم‌چنین اثرهای غیرموضعی، چشم‌پوشی شده است. در حالی که این عوامل نقش زیادی در تغییر فرکانس تشدید و دقت نانو زیست‌حسگرهای مکانیکی در ابعاد نانو دارند. در این پژوهش با محاسبه‌ی تمام اثرهای یاد شده، به بررسی و تحلیل دقیق یک نانو زیست‌حسگر سیلیکونی با پوشش کامل لایه‌ی جاذب میوسین پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که محاسبه‌ی اثرهای غیرموضعی باعث کاهش فرکانس ارتعاشی نانوحسگر می‌شود و این اثر در مقیاس نانو قابل چشم‌پوشی نمی‌باشد. هم‌چنین مشاهده ‌گردید که در نظر گرفتن اثرهای جرم و سختی لایه‌ی جاذب، به تنهایی پاسخ دقیقی به همراه ندارد، بلکه برایند هر دو اثر باید لحاظ شود. در واقع در نظر گرفتن هم‌زمان این اثرها، باعث کاهش فرکانس تشدید نانوحسگر می‌گردد که این مساله می‌تواند در طراحی و تحلیل نانو زیست‌حسگرهای سیلیکونی مکانیکی و افزایش دقت تشخیص آن‌ها بسیار مفید باشد. هم‌چنین به منظور اعتبارسنجی پژوهش، نتایج عددی به دست آمده با نتایج پژوهش‌های دیگر در حالت پوشش کامل لایه‌ی جاذب میوسین مقایسه گردید که تطابق کامل با آن را نشان داد.