بررسی دینامیک ذرات فلزی مایع در مقیاس نانو با تلاش دانشمند ایرانی

دانشمند ایرانی موسسه فناوری نیوجرسی و همکارانش نشان دادند که با استفاده از یک رویکرد مبتنی بر زنجیره می‌توانند دینامیک ذرات فلزی مایع را در یک بستر نانومقیاس توضیح دهند.
به گزارش سرویس علمی خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا) به گفته شهریار افخمی، دانشیار دپارتمان علوم ریاضی موسسه فناوری نیوجرسی، تکامل قطرات سیال که بر روی بسترهای جامد نشست کرده‌اند، برای چندین دهه کانون تمرکز تلاشهای بزرگ پژوهشی بوده است.
این تلاش به ویژه در مقیاس نانو به دلیل ارتباط ساختارهای نانو در حوزه‌های گوناگون از توالی دی‌ان‌ای گرفته تا پلاسمونیک و مغناطیس نانو گسترده بوده است. افخمی و لو کندیک در تحقیقاتشان به بررسی نانوساختارهای فلزی بر روی بسترهای جامد پرداخته اند. این پژوهش با مونتاژ هدایت شده و خود مونتاژی نانوذرات فلزی بر روی سطوح مرتبط است. برای مثال اندازه و توزیع ذرات فلزی به شدت بر عملکرد دستگاههای سلول خورشیدی تاثیر می‌گذارد.
اما محققان در این کار نشان دادند که استفاده از یک رویکرد مبتنی بر زنجیره برای مقیاس نانو مناسب است که در آن تخمین‌های پایه مکانیک سیالات زنجیره‌ای تا نهایت محاسبه شده‌اند. این پژوهش برای نخستین بار از شبیه‌سازی‌های پیشرفته بر اساس مکانیک سیالات زنجیره‌ای برای توضیح دینامیک ذرات فلزی مایع در یک بستر مقیاس‌نانو استفاده کرده است.
در این پژوهش، کندیک به مدلسازی ریاضیاتی و شبیه‌سازی مواد دانه‌دانه و همچنین تولید شیوه‌های عددی برای معادلات دیفرانسیل جزئی به شدت غیرخطی مرتبط با جریانات فیلمهای مایع نازک می‌پردازد و افخمی از مدلسازی محاسباتی و ریاضیاتی برای کمک به درک بهتر محققان از طیف وسیعی از پدیده‌های مهندسی زندگی واقعی استفاده می‌کند. کار وی شامل آزمایش سیستم‌های زیست پزشکی، پلیمرها و پلاستیکها، ریزسیالات و نانومواد است.
محور تحقیقات کنونی افخمی، کشف عددی یک راه بهتر برای درک دینامیک ترکیبی از سیالات است. نتیجه این تلاش می‌تواند در نهایت تاثیر گسترده‌ای در کاربردهای پیچیده مانند چگونگی جریان خون و سایر مایعات بدن در دستگاه‌های میکروسیالاتی و همچنین شناسایی راه‌های بهتر برای ارتقای جریان امولسیون در زمان ترکیب یا پردازش پلیمرها داشته باشد.
این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.