روشی برای کالیبره کردن نیروی جانبی AFM

اخیرا روش جدیدی برای کالیبره کردن AFM ارائه شده است. با این روش می‌توان نیروی جانبی این میکروسکوپ را کالیبره کرد.

اخیرا روش جدیدی برای کالیبره کردن AFM ارائه شده است. با این روش می‌توان
نیروی جانبی این میکروسکوپ را کالیبره کرد.

پژوهشگران موسسه ملی استاندارد و فناوری روش ساده‌ای برای کالیبره کردن
حساسیت جانبی در میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) ارائه کردند. نتایج این روش با
روش پیشینی که این موسسه ارائه کرده بود مطابقت دارد. از آنجایی که نتایج
این دو روش مستقل از هم با هم هم‌خوانی دارد بنابراین می‌توان گفت این
روش‌ها گام مهمی به‌سوی کالیبره کردن دقیق و قابل ردیابی درمیکروسکوپ نیروی
اتمی است. با این کار می‌توان منشاء نانومقیاس اصطکاک را در مواد مختلف
بهتر فهمید.

 
این روش جدید که به کله چکشی (HH) موسوم است، مبتنی بر قرار گرفتن دقیق بازوهای یک
تیرک تی شکل (T) است که روی یک سطح در محل مناسب قرار گرفته است. گشتاوری روی بازوی
تیرک در نقاط مختلف اعمال می‌شود که برای ایجاد این گشتاور فشاری روی تیرک که خود
روی کره‌ای قرار گرفته است اعمال می‌گردد. برای کالیبره کردن حساسیت و استخراج
نیروی اصطکاک مربوط به سیگنال‌های جانبی که در طول آزمون ایجاد می‌شود، از نسبت
تغییرات سیگنال نرمال (عمودی) به سیگنال افقی استفاده می‌شود. این روش جدید که
کالیبره کننده نیروی جانبی دیامغناطیس (D-LFC) نام گرفته است در دانشگاه براون
ابداع شده است، این روش به تعداد بسیار کمی اندازه‌گیری مستقل نیاز دارد. تیرک AFM
روی یک سطح از جنس گرافیت فشار وارد می‌کند که این سطح با استفاده میدان مغناطیسی
معلق می‌ماند. زمانی که میدان مغناطیسی در AFM به‌صورت افقی به حرکت در می‌آید،
گرافیت معلق همانند یک جسم روی فنر ضعیف عمل می‌کند. یک نیروی جانبی به‌وسیله
گرافیت به نوک تیرک AFM وارد می‌شود که موجب خم شدن تیرک می‌گردد. این خم شدن موجب
تغییر سیگنال جانبی در AFM می‌گردد که از آن می‌توان برای کالیبره کردن مستقیم
اصطکاک استفاده کرد. این کالیبره کردن بدون نیاز به اندازه گیری مستقل سیگنال نرمال
صورت می‌گیرد. این روش برای بسیاری از شرایط مناسب می‌باشد، دلیل این امر آن است که
در این روش پارامترهای کمی دخیل بوده در نتیجه دقت کار بسیار بالا است. اگر نباید
تماسی میان نوک و سطح تیرک انجام شود، در این صورت روش HH مناسب‌تر است. محققان
معتقداند که از این روش جدید می‌توان برای اندازه‌گیری کمی اصطکاک در مقیاس نانو
استفاده کرد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Quantitative comparison of two
independent lateral force calibration techniques for the atomic force microscope
در نشریه Review of Scientific Instruments به چاپ رسیده است.