|
Моделирование колебаний нанопористых микрокантилеверов из анодного оксида алюминия для биохимических сенсоров
В. Н. Симоновab, Н. Л. Матисонa, О. В. Бойцоваcd, Е. Б. Марковаe a Национальный исследовательский ядерный университет (Московский инженерно-физический институт)
b Институт физической химии и электрохимии РАН, Москва
c Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва
d Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
e Российский университет дружбы народов, Москва
Аннотация:
Описаны результаты исследования колебаний микрокантилеверов (МК), выполненных из нанопористого анодного оксида алюминия и составляющих основу биохимических сенсоров. Конечно-элементное моделирование колебаний МК выявило источники появления в частотном спектре резонансов, не соответствующих колебаниям кантилевера и осложняющих разработку сенсоров. Впервые показано, что такими источниками являются резонансы колебаний основания МК на упругом слое компаунда, используемого для присоединения основания к подложке. Получены приблизительные соотношения между параметрами МК, основания и компаундного слоя, обеспечивающие присутствие в спектре только рабочих мод колебаний МК. Для обеспечения чистого спектра необходимо соблюдение одного из двух условий или их сочетания: достаточно жесткого крепления МК к подложке и достаточно малых размеров основания. Обеспечение чистого спектра достигается безотносительно к жесткости крепления МК, если длина основания не превышает: для 3-й, 4-й и 5-й гармоник рабочей моды МК соответственно 0.6, 0.43 и 0.33 длины МК.
Ключевые слова:
микрокантилевер, сенсор, анодный оксид алюминия, моды колебаний,
резонанс, частота, модуль упругости, пористость, атомно-силовой микроскоп.
Поступила в редакцию: 17.04.2020 Исправленный вариант: 17.04.2020 Принята в печать: 15.06.2020
Образец цитирования:
В. Н. Симонов, Н. Л. Матисон, О. В. Бойцова, Е. Б. Маркова, “Моделирование колебаний нанопористых микрокантилеверов из анодного оксида алюминия для биохимических сенсоров”, Матем. моделирование, 32:8 (2020), 31–42; Math. Models Comput. Simul., 13:2 (2021), 293–300
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/mm4204 https://www.mathnet.ru/rus/mm/v32/i8/p31
|
|