AFM測試探針與樣品間的作用力
在做原子力顯微鏡AFM測試時,科學(xué)指南針檢測平臺工作人員在與很多同學(xué)溝通中了解到,好多同學(xué)對AFM測試不太了解,針對此,科學(xué)指南針檢測平臺團隊組織相關(guān)同事對網(wǎng)上海量知識進行整理,希望可以幫助到科研圈的伙伴們;
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AFM成像信號來源就是探針和樣品表面之間的作用力,AFM利用一個對微弱力極敏感的,一端帶有微小針尖的微懸臂,通過探測針尖與樣品之間的相互作用力來實現(xiàn)表面成像。但在介紹探針與樣品間的作用力之前先介紹一下接觸的概念。當(dāng)兩個物體逐漸接近到二者之間的相互作用力為零的臨界點時,這兩個物體被認為開始接觸,兩物體之間的相互作用的合力是排斥力時,這兩個物體被認為是相互接觸,當(dāng)兩個物體之間的相互作用的合力是吸引力時,兩物體被認為是互相不接觸。如圖1表示的是探針與樣品間作用力的示意圖,黑色的曲線顯示的就是兩個原子之間(探針與樣品之間)的作用力隨著距離變化的情況,作用力有兩個分量,一個是正值的分量,一個是負值的分量,正值代表斥力,負值代表吸引力,當(dāng)兩個原子距離無限遠的時候,也就是橫坐標(biāo)的右端無限延伸的時候,這兩個原子之間的作用合力接近于零,說明這兩個原子之間幾乎沒有相互作用,隨著兩個原子之間的距離逐漸減小,在負值階段,兩個原子之間是吸引力,然后距離進一步減小,到某個特定值的時候,兩個原子之間的吸引力達到最大,然后距離進一步減小,吸引力開始變小,當(dāng)曲線與橫坐標(biāo)相交的時候,在這個點作用力為零,隨著探針進一步靠近,兩個原子之間的作用力開始變?yōu)檎?,也就是斥力,然后距離與斥力的之間基本變成線性的關(guān)系,整個這條線反應(yīng)了兩個原子之間作用力和距離的一個變化的關(guān)系。曲線與橫坐標(biāo)相交的那個點,代表2個原子接觸。
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根據(jù)針尖與樣品之間的作用力,原子力顯微鏡的工作模式主要分為3類,如圖2所示,分別為接觸模式 (Contact mode),非接觸模式(Non-Contact mode)和輕敲模式(Tapping mode)。


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