การศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคนาโนแม่เหล็กภายใต้กระแสวนในระบบหมุนเวียนเลือดโดยใช้โปรแกรมจำลองพลวัตเชิงโมเลกุล LAMMPS

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ฐิติวัชร โกศลพัฒนดุรงค์, นพรุจ สอดศรี

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐวินทร์ โช, อดิศวร์ เกตุอุบล

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนกำเนิดวิทย์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

อนุภาคนาโนแม่เหล็กเป็นอนุภาคนาโนชนิดหนึ่งถูกใช้ในวงการแพทย์อย่างกว้างขวางเนื่องด้วยคุณสมบัติความเป็นแม่เหล็ก และผลของกระแสไหลจากความปั่นป่วน (Turbulence) ทำให้อนุภาคเกิดการรวมตัวกัน นอกจากนี้ ผลของความปั่นป่วนของระบบไหลเวียนโลหิตอาจมีผลต่อกระจายอนุภาคนาโนแม่เหล็กเข้าสู่ผนังหลอดเลือด (Margination) ซึ่งมีผลต่อประสิทธิภาพของการรักษา ผู้พัฒนาจึงต้องการที่จะศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคนาโนแม่เหล็ก ภายใต้ของไหลในระบบหมุนเวียนโลหิต ในแง่มุมของการรวมตัวกัน (Aggregation) และกระจายอนุภาคนาโนแม่เหล็กเข้าสู่ผนังหลอดเลือด (Margination) โดยคำนึงถึงปัจจัยพื้นฐาน ได้แก่ ขนาด (Size) รูปร่าง (Shape) คุณสมบัติเชิงวัสดุศาสตร์ และคุณสมบัติความเป็นไดโพลแม่เหล็ก (Magnetic Dipole) ผู้พัฒนาพิจารณาใช้ Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) ซึ่งเป็นโปรแกรมจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลผ่านการคำนวณแบบขนาน เพื่อนำมาศึกษาพลวัตของอนุภาคนาโนภายใต้กระแสวนจำลอง จากการศึกษา พบว่าสัมประสิทธิ์แรงต้านการเลื่อนที่ เพิ่มขึ้นทำให้อนุภาครวมกันเป็นเส้น ส่วนสัมประสิทธิ์ทอร์คต้านการหมุน (Rotational Damping Coefficient) ทำให้อนุภาครวมกันเป็นวง นอกจากนี้ ความเร็วเชิงเส้นและความเร็วเชิงมุมของของไหลมีผลต่อการรวมตัวเช่นกัน โดยอนุภาคจะสายสั้น บิดงอ และ ปิดเป็นวง เนื่องจากแรงจากของไหล สำหรับการเข้าสู่ผนังหลอดเลือดนั้น อนุภาคที่เป็นแบบเส้นมีประสิทธิภาพในการจับเข้ากับผนังหลอดเลือดได้ดีกว่าแบบวง