CPS: Small: Collaborative Research: Automated and Robust Nano-Assembly with Atomic Force Microscopes
CPS:小型:协作研究:使用原子力显微镜进行自动化且鲁棒的纳米组装
基本信息
- 批准号:1035844
- 负责人:
- 金额:$ 27.27万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-09-15 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The objective of this research is to develop an atomic force microscope based cyber-physical system that can enable automated, robust and efficient assembly of nanoscale components such as nanoparticles, carbon nanotubes, nanowires and DNAs into nanodevices. The proposed approach is based on the premise that automated, robust and efficient nanoassembly can be achieved through tip based pushing in an atomic force microscope with intermittent local scanning of nanoscale components. In particular, in order to resolve temporally and spatially continuous movement of nanoscale components under tip pushing, we propose the combination of intermittent local scanning and interval non-uniform rational B-spline based isogeometric analysis in this research.Successful completion of this research would lead to foundational theories and algorithmic infrastructures for effective integration of physical operations (pushing and scanning) and computation (planning and simulation) for robust, efficient and automated nanoassembly. The resulting theories and algorithms will also be applicable to a broader set of cyber physical systems. If successful, this research will lead to leap progress in nanoscale assembly, from prototype demonstration to large-scale manufacturing. Through its integrated research, education and outreach activities, this project will provide advanced knowledge in cyber-physical systems and nanoassembly for students from high schools to graduate schools and will increase domestic students? interest in science and engineering and therefore strengthen our competitiveness in the global workforce.
这项研究的目的是开发一种基于原子力显微镜的网络物理系统,能够自动、稳健和高效地将纳米级组件(如纳米粒子、碳纳米管、纳米线和DNA)组装成纳米设备。所提出的方法是基于这样一个前提,即通过在原子力显微镜中基于尖端的推力来实现自动化、健壮和高效的纳米组装,并对纳米组件进行间歇的局部扫描。特别是,为了解决纳米级组件在尖端推力作用下在时间和空间上的连续运动问题,我们提出了间歇局部扫描和基于区间非均匀有理B样条的等几何分析相结合的研究方法,该研究的成功完成将为有效集成物理操作(推送和扫描)和计算(规划和模拟)实现健壮、高效和自动化的纳米组装提供基础理论和算法基础。由此产生的理论和算法也将适用于更广泛的网络物理系统。如果成功,这项研究将导致纳米级组装从原型演示到大规模制造的飞跃进步。通过综合研究、教育和推广活动,该项目将为从高中到研究生院的学生提供网络物理系统和纳米组装方面的先进知识,并将增加国内学生?对科学和工程的兴趣,因此加强了我们在全球劳动力中的竞争力。
项目成果
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专著数量(0)
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