تحلیل ارتعاشی نانوتیر حسگر جرم در مودهای بالا با در نظر گرفتن اثر ابعاد در مقیاس نانو

در مقیاس نانو، استفاده از نانوتیرهای مرتعش در کاربرد حسگر جرم های ناچیز بسیار متداول بوده و مورد بررسی بسیاری از محققان فناوری نانو می باشد. این مقاله به تحلیل دینامیکی و ارتعاشی نانوتیرهای حسگر جرم در مودهای مختلف ارتعاشی با در نظر گرفتن اثر ابعاد در مقیاس نانو می پردازد. بدین منظور، معادلات حاکم بر ارتعاش عرضی یک نانوتیر با در نظر گرفتن اثر ابعاد و جرم حسگر در فاصله دلخواه از تیر و با استفاده از نظریه الاستیسیته غیرمحلی استخراج می شود. با استفاده از اصل همیلتون، معادلات نهایی و شرایط مرزی نانوتیر حسگر جرم بدست آمده و از روش تحلیلی، مشخصات فرکانسی نانوتیر حسگر جرم به دست می آید. سپس اثر ابعاد و جرم حس شده بر رفتار فرکانسی نانوتیر به ویژه در مودهای بالاتر ارتعاشی شبیه سازی می شود. نتایج نشان می دهد که ویژگی حسگر جرم نانوتیر در مودهای بالاتر افزایش یافته و لذا کاربرد نانوتیر حسگر جرم در مودهای بالاتر ارتعاشی حایز اهمیت است. همچنین مشاهده می شود که اثر ابعاد در مودهای بالاتر ارتعاشی غیرقابل چشم پوشی بوده و این اثرات بر فرکانس طبیعی بیشتر از تابع شکل مود نانوتیر است.