Joseph Goebbels
4th August 2011, 07:23 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
با مد برشي مبتني بر دياپازون AFM مي‌توان به حداکثر دقت تصويربرداري رسيد. حداکثر دقت بوسيله عامل Q دياپازون محدود مي‌شود. طبق گفته کوک و همکارانش، مشکل اين بوده است که تحقيق براي بهبود عامل Q متکي بر فرکانس تشديدشونده روبشگر در هواي آزاد بوده است. اين فرکانس دقيقا برابر با فرکانس روبشگر موقعي که در نزديکي تماس با سطح مي‌باشد، نيست؛ بنابراين اين روبشگر در طول پيمايش کردن گاهي بصورت تشديد نشده عمل مي‌کند.
اين محققان کشف کردند که کنترل بازخوردي با استفاده از تشديد ثانويه اين روبشگر هنگام نزديک شدن به سطح، در مقايسه با استفاده از اولين تشديد هواي آزاد، منجر به حساسيت بالاتري مي‌شود. کوک مي‌گويد: اين کشف از اين ناشي شد که در مسافت‌هاي خيلي نزديک به سطح، رفتار نوسان‌هاي نوک بر خلاف رفتار پيش‌بيني‌شده، بود. مدل مرسوم يک دياپازون را نمي‌توان با اين رفتار مشاهده شده توضيح داد. بر اساس يک مدل کمي جايگزين که ما ارائه کرديم، متوجه شديم که حساسيت را مي‌توان با اين روش تشديد ثانويه افزايش داد.
موقعي که از اين تشديد ثانويه استفاده شود، دقت AFM به طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد، و درنتيجه ساختارهاي ريزتر را مي‌توان مشاهد کرد.
جزئيات نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Applied Physics Letters منتشر شده است.
http://www.nano.ir/newstext.php?Code=9482
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
با مد برشي مبتني بر دياپازون AFM مي‌توان به حداکثر دقت تصويربرداري رسيد. حداکثر دقت بوسيله عامل Q دياپازون محدود مي‌شود. طبق گفته کوک و همکارانش، مشکل اين بوده است که تحقيق براي بهبود عامل Q متکي بر فرکانس تشديدشونده روبشگر در هواي آزاد بوده است. اين فرکانس دقيقا برابر با فرکانس روبشگر موقعي که در نزديکي تماس با سطح مي‌باشد، نيست؛ بنابراين اين روبشگر در طول پيمايش کردن گاهي بصورت تشديد نشده عمل مي‌کند.
اين محققان کشف کردند که کنترل بازخوردي با استفاده از تشديد ثانويه اين روبشگر هنگام نزديک شدن به سطح، در مقايسه با استفاده از اولين تشديد هواي آزاد، منجر به حساسيت بالاتري مي‌شود. کوک مي‌گويد: اين کشف از اين ناشي شد که در مسافت‌هاي خيلي نزديک به سطح، رفتار نوسان‌هاي نوک بر خلاف رفتار پيش‌بيني‌شده، بود. مدل مرسوم يک دياپازون را نمي‌توان با اين رفتار مشاهده شده توضيح داد. بر اساس يک مدل کمي جايگزين که ما ارائه کرديم، متوجه شديم که حساسيت را مي‌توان با اين روش تشديد ثانويه افزايش داد.
موقعي که از اين تشديد ثانويه استفاده شود، دقت AFM به طور قابل‌ملاحظه‌اي افزايش مي‌يابد، و درنتيجه ساختارهاي ريزتر را مي‌توان مشاهد کرد.
جزئيات نتايج اين تحقيق در مجله‌ي Applied Physics Letters منتشر شده است.
http://www.nano.ir/newstext.php?Code=9482