اندازه‌گیری خستگی در نوک AFM در حین کار

پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری راه جدیدی برای اندازه‌گیری خستگی و زوال پیمایشگرهای میکروسکوپی یافته‌اند که با آن می‌توان در حین کار، این پیمایشگرها را مورد مطالعه قرار داد. این روش می‌تواند سرعت و دقت اندازه‌گیری‌ها را که با میکروسکوپ AFM انجام می شود بهبود ببخشد.

پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری
راه جدیدی برای اندازه‌گیری خستگی و زوال پیمایشگرهای میکروسکوپی یافته‌اند
که با آن می‌توان در حین کار، این پیمایشگرها را مورد مطالعه قرار داد. این
روش می‌تواند سرعت و دقت اندازه‌گیری‌ها را که با میکروسکوپ AFM انجام می
شود بهبود ببخشد.

اگر شما سعی دارید خطوطی را در یک سطح با استفاده از یک خط‌کش اندازه
بگیرید اما این خط‌کش در حین کار از بین می‌روند، شما باید بدانید که باید
با چه سرعتی و چه حدی فرآیند از بین رفتن خط‌کش انجام می‌گیرد. این مسئله
برای محققانی که سعی در تولید تصاویر از نانومواد دارند، یک چالش محسوب می‌شود.
تصویر گرفتن در یک زمان بسیار کوتاه، غیر ممکن است، به‌همین دلیل محققان از
میکروسکوپ AFM استفاده می‌کنند. مکانیسم این دستگاه به این شکل است که یک
پیمایشگر سوزنی شکل روی سطح حرکت کرده و به‌دلیل وجود برآمدگی و فرورفتگی
در سطح، این سوزن بالا و پایین می‌شود. با ثبت حرکت این سوزن می‌توان از
سطح تصویر گرفت. این دستگاه به‌طور وسیعی در اندازه‌گیری مساحت و اندازه
نانوساختارهای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما مشکل پیش رو آن است که نوک
میکروسکوپ بسیار کوچک است و دچار خستگی می شود.

مهندسان علم مواد NIST به رهبری جیسون
کیلگور، روشی ارائه کرده‌اند که می‌تواند خستگی نوک میکروسکوپ AFM را در
حین کار اندازه‌گیری کند. برای این کار کیلگور و همکارانش به اندازه‌گیری
فرکانس رزونانس نوک میکروسکوپ AFM پرداختند. این نوسان، دارای یک نرخ لرزش
بوده مشابه نوسانات موجود در دیاپازون، درحالی که دیاپازون در حال کار است.
از انجایی که تغییر شکل و اندازه نوک میکروسکوپ AFM در حین کار ممکن است
تغییر کند، این تغییر روی فرکانس نوسانات نوک تاثیر می‌گذارد. با اندازه‌گیری
این تغییر نوسان می‌توان اندازه نوک میکروسکوپ AFM را در حین کار رصد کرد و
آن را با دقت یک دهم نانومتر، که برای میکروسکوپ AFM حد حیاتی محسوب می شود،
اندازه‌گیری کرد.

تاثیر این روش بسیار قابل توجه است. در دنیا هزاران میکروسکوپ AFM وجود
دارد که محققان از آن استفاده می‌کنند. این روش به آنها کمک می‌کند تا
کیفیت کار آن بهبود یافته که در نهایت منجر به افزایش اثربخشی این دستگاه
می‌شود. همچنین این روش موجب می‌شود توسعه نوک‌های جدید، سریع‌تر و ساده‌تر
انجام شود.

این روش که به روش رزونانس تماسی میکروسکوپ AFM موسوم است در نشریه Small
به چاپ رسیده است.