I den diamagnetiska sidokraftskalibreringsmetoden, en AFM konsol (här visas en NIST HammerHead konsol) pressar mot ytan av en grafitbit som svävar i ett magnetfält. När magnetfältet flyttas horisontellt i AFM, friktion mellan AFM-spetsen och grafitytan gör att konsolen vrids. Denna vridning leder till en förändring i den laterala signalen i AFM som används för att kalibrera friktion direkt, baserat på fjäderkonstanten för grafiten i magnetfältet.
(PhysOrg.com) -- Forskare från NIST Center for Nanoscale Science and Technology och NIST Material Measurement Laboratory har visat att en enklare teknik för att kalibrera lateral känslighet i ett atomkraftmikroskop (AFM) överensstämmer med en tidigare metod utvecklad vid NIST för att inom 5 %.
Likvärdigheten mellan dessa två oberoende metoder representerar ett viktigt steg mot spårbar noggrannhet i sidokraftsmikroskopi och kommer att tillåta forskare att bättre förstå ursprunget till friktion i atomär skala över ett brett spektrum av material.
NIST "HammerHead" (HH)-metoden bygger på exakt positionering av armarna på en specialtillverkad, tee-formad konsol över väldefinierade inriktningsmärken i en yta; ett vridmoment appliceras på olika ställen på konsolarmen genom att trycka den mot en liten sfär som är fäst vid kanten av ytan.
Förhållandet mellan förändringen i den normala (vertikala) signalen och den laterala signalen kan användas för att kalibrera känslighet och extrahera friktionskrafter som motsvarar de laterala signalerna som mäts under ett experiment.
Den nya metoden "Diamagnetic Lateral Force Calibrator" (D-LFC), utvecklad vid Brown University, kräver färre oberoende mätningar. AFM fribäraren pressar mot ytan av en grafitbit som svävar i ett magnetfält. När magnetfältet flyttas horisontellt i AFM, den svävande grafiten beter sig som en massa på en mycket svag fjäder.
En sidokraft appliceras av grafiten på spetsen av AFM-konsolen, vilket får konsolen att vrida sig. Denna vridning leder till en förändring i den laterala signalen i AFM som kan användas för att kalibrera friktion direkt, utan behov av en oberoende mätning av normalsignalen.
Även om D-LFC-metoden är att föredra för de flesta omständigheter, eftersom den använder färre parametrar och därför har större precision, HH-metoden kan vara fördelaktig om kontakt mellan sondens spets och kalibreringsytan måste undvikas.
Forskarna tror att den övergripande noggrannheten och jämförbarheten av dessa två metoder fastställer vikten av D-LFC-metoden som ett värdefullt verktyg för att förena kvantitativa mätningar av friktion på nanoskala, och etablerar en potentiell väg mot utvecklingen av sidokraftsstandarder.
