مسافر007
2nd August 2011, 02:24 PM
ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) شكل بسيار حساسي از ميكروسكوپ است كه با آن مي‌توان نقشه‌اي از يك سطح با دقت نزديك اتمي تهيه كرد. اكنون شاو وي كوك و همكارانش در موسسه A*STAR در سنگاپور با استفاده از تشديد متفاوتي، يك روش اندازه‌گيري AFM ابداع كرده‌اند كه مي‌تواند حساسيت اين تكنيك را افزايش دهد.
روش جديد اين محققان مبتني بر مد برشي دياپازون (يكي از مدهاي استفاده شده در AFM) است. در اين مد، يك روبشگر تيز روي يكي از بازوهاي يك دياپازون كوارتزي تشكيل مي‌شود و روي نوسان تشديد شده فركانس بالا تنظيم مي‌شود. موقعي كه اين روبشگر به سطح نمونه نزديك مي‌شود، برهم‌كنش نيروي‌هاي اتمي منجر به افزايش نيروي برشي كه اين نوسان را آهسته مي‌كند، مي‌شود. با پايش اين سيگنال، مي‌توان با استفاده از يك سيستم بازخورد خودكار فاصله بين اين روبشگر و سطح نمونه را ثابت نگه داشت و درنتيجه بخش بزرگ‌تري از سطح نمونه را پيمايش كرد.
http://www.nano.ir/news/attach/9482.JPG تصاوير ميكروسكوپ نيروي اتمي از همان ساختار در مد برشي مرسوم (چپ) و با استفاده از روش تشديد ثانويه (راست). با مد برشي مبتني بر دياپازون AFM مي‌توان به حداكثر دقت تصويربرداري رسيد. حداكثر دقت بوسيله عامل Q دياپازون محدود مي‌شود. طبق گفته كوك و همكارانش، مشكل اين بوده است كه تحقيق براي بهبود عامل Q متكي بر فركانس تشديدشونده روبشگر در هواي آزاد بوده است. اين فركانس دقيقا برابر با فركانس روبشگر موقعي كه در نزديكي تماس با سطح مي‌باشد، نيست؛ بنابراين اين روبشگر در طول پيمايش كردن گاهي بصورت تشديد نشده عمل مي‌كند.
اين محققان كشف كردند كه كنترل بازخوردي با استفاده از تشديد ثانويه اين روبشگر هنگام نزديك شدن به سطح، در مقايسه با استفاده از اولين تشديد هواي آزاد، منجر به حساسيت بالاتري مي‌شود. كوك مي‌گويد: اين كشف از اين ناشي شد كه در مسافت‌هاي خيلي نزديك به سطح، رفتار نوسان‌هاي نوك بر خلاف رفتار پيش‌بيني‌شده، بود. مدل مرسوم يك دياپازون را نمي‌توان با اين رفتار مشاهده شده توضيح داد. بر اساس يك مدل كمي جايگزين كه ما ارائه كرديم، متوجه شديم كه حساسيت را مي‌توان با اين روش تشديد ثانويه افزايش داد.
موقعي كه از اين تشديد ثانويه استفاده شود، دقت AFM به طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد، و درنتيجه ساختارهاي ريزتر را مي‌توان مشاهد كرد.
جزئيات نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Applied Physics Letters منتشر شده است.
منبع هوپا
روش جديد اين محققان مبتني بر مد برشي دياپازون (يكي از مدهاي استفاده شده در AFM) است. در اين مد، يك روبشگر تيز روي يكي از بازوهاي يك دياپازون كوارتزي تشكيل مي‌شود و روي نوسان تشديد شده فركانس بالا تنظيم مي‌شود. موقعي كه اين روبشگر به سطح نمونه نزديك مي‌شود، برهم‌كنش نيروي‌هاي اتمي منجر به افزايش نيروي برشي كه اين نوسان را آهسته مي‌كند، مي‌شود. با پايش اين سيگنال، مي‌توان با استفاده از يك سيستم بازخورد خودكار فاصله بين اين روبشگر و سطح نمونه را ثابت نگه داشت و درنتيجه بخش بزرگ‌تري از سطح نمونه را پيمايش كرد.
http://www.nano.ir/news/attach/9482.JPG تصاوير ميكروسكوپ نيروي اتمي از همان ساختار در مد برشي مرسوم (چپ) و با استفاده از روش تشديد ثانويه (راست). با مد برشي مبتني بر دياپازون AFM مي‌توان به حداكثر دقت تصويربرداري رسيد. حداكثر دقت بوسيله عامل Q دياپازون محدود مي‌شود. طبق گفته كوك و همكارانش، مشكل اين بوده است كه تحقيق براي بهبود عامل Q متكي بر فركانس تشديدشونده روبشگر در هواي آزاد بوده است. اين فركانس دقيقا برابر با فركانس روبشگر موقعي كه در نزديكي تماس با سطح مي‌باشد، نيست؛ بنابراين اين روبشگر در طول پيمايش كردن گاهي بصورت تشديد نشده عمل مي‌كند.
اين محققان كشف كردند كه كنترل بازخوردي با استفاده از تشديد ثانويه اين روبشگر هنگام نزديك شدن به سطح، در مقايسه با استفاده از اولين تشديد هواي آزاد، منجر به حساسيت بالاتري مي‌شود. كوك مي‌گويد: اين كشف از اين ناشي شد كه در مسافت‌هاي خيلي نزديك به سطح، رفتار نوسان‌هاي نوك بر خلاف رفتار پيش‌بيني‌شده، بود. مدل مرسوم يك دياپازون را نمي‌توان با اين رفتار مشاهده شده توضيح داد. بر اساس يك مدل كمي جايگزين كه ما ارائه كرديم، متوجه شديم كه حساسيت را مي‌توان با اين روش تشديد ثانويه افزايش داد.
موقعي كه از اين تشديد ثانويه استفاده شود، دقت AFM به طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد، و درنتيجه ساختارهاي ريزتر را مي‌توان مشاهد كرد.
جزئيات نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Applied Physics Letters منتشر شده است.
منبع هوپا