微纳米器件表面吸附的力学行为研究

针对当前固体表面吸附原子/分子诱导的表面应力机制的理论研究的不足，本项目以吸附原子/分子和微纳米器件（含微纳米梁、微纳米板与微纳米薄膜）为主要研究对象，基于微纳米力学与连续介质力学，研究吸附原子/分子在微纳米器件表面的微观力学行为及其形成的表面结构，建立微纳米器件表面物理吸附与化学吸附的力学模型，进而模拟研究微纳米器件的宏观力学行为，建立微纳米器件表面吸附诱导的表面应力变化与吸附参数的关系（数学表达式），并进一步研究吸附原子/分子-微纳米薄膜系统的稳定性，阐明固体表面吸附原子/分子诱导的表面应力变化的物理和力学机制，以更好地认识和控制原子/分子在固体表面的自组装行为，以及对吸附体种类和质量进行探测和识别。本项目的研究，对于微纳米结构的自组装生长技术以及微纳米传感器技术的进一步发展有着重要的参考价值和一定的指导意义，同时也有利于丰富表面科学的研究内容和方法。

固体表面吸附原子/分子的微尺度力学行为是当前研究的热点问题之一，它在微尺度材料工艺与原子/分子的探测和识别等实际问题中有着重要的应用。基于吸附原子与基底以及吸附原子间的共价化学相互作用，建立了表面吸附引起微梁静态弯曲的力学模型。得到了微梁的挠曲线函数，并解释了微梁的弯曲行为。基于吸附原子与基底和吸附原子间的共价化学相互作用，以及吸附原子-微梁系统有效质量的变化，建立了表面吸附引起微梁共振频移的力学模型。得到了吸附原子-微梁系统的共振频率，并解释了微梁的共振行为。计算结果与实验结果相一致。研究了表面弹性对微梁的弯曲挠度和共振频率的影响。由于表面弹性的影响，微梁的力学行为具有显著的尺度效应。项目研究对于微纳米传感器技术的进一步发展有着重要的参考价值和一定的指导意义。