响应式图像

原子力显微镜-力曲线

在SFM中,通过收集力曲线来测量力,力曲线是悬臂挠度dc的图,它是沿z轴(即朝向或远离探针尖端; z压电位置)的样品位置的函数。它假设一个简单的关系(即胡克的F =-kd c

其中k是悬臂的弹簧常数。左图[1]给出了在直流接近或缩回运动下,尖端-样品相互作用中包含的其他一些力。使用的定义请参见下文。AFM力曲线的解释几乎完全取决于既定的力定律,尤其是那些使用SFA确定的力定律[2]。这些力定律将力描述为探针-样品分离距离(D)的函数,而不是z压电位置的函数。因此,有用的是,必须将力曲线转换为对力的描述,该力是距离F(D)的函数。但是,当前的SFM没有D的独立度量。相反,通过从Z压电运动中减去悬臂梁挠度可以实现对D的变换。

对于非常硬的表面,零距离定义为力曲线中悬臂挠度与样品运动1:1耦合的区域;这在力曲线中显示为单位斜率的直线。校正后的曲线称为力-距离曲线。注意,通过这种方法确定D时,要求吸头与样品接触。实际上,有两个因素(远距离作用力和样品弹性)会使确定接触点非常困难。完整的力曲线包括探针接近样品并缩回到其起始位置时测得的力。由于尖端的作用力可能会随着朝向或远离样品的移动而发生变化,因此出于展示目的,


References

1. TIBTECH 17, 143 (1999).

2. Israelashvili, J.N. (1992) Intermolecular and Surface Forces, Academic Press.