수정 진동자 원자 힘 현미경의 대기 중 탐침 쉬어 상호작용 (Tip-Substrate Shear Interaction in Quartz Tuning Fork-Based Atomic Force Microscopy in Air)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 71권 / 5호 / 439 ~ 445페이지
· 저자명 : 최효주, 김동원, 이만희, 최명철

초록

우리는 수정 진동자 기반 대기 중 쉬어 모드 원자 힘 현미경에서 나노 탐침에 작용하는 쉬어 상호작용측정하였다. 진공 중 원자 힘 현미경의 수직 방향 상호작용에서 나타나는 원거리 인력과 근거리 반발력의특징과 다르게, 대기 중 쉬어 상호작용에서는 팁-표면 원거리 상호작용이 거의 없고, 팁-표면 수 나노거리 지점부터 갑작스러운 힘이 발생함을 관측하였다. 여기서 팁-표면 수 나노 지점에서 발생하는쉬어 상호작용은 팁-표면 사이 캐필러리 응축에 의한 나노 액체 브릿지 생성의 결과이며, 표면에 더욱 다가갈수록 팁-표면 기계적 접촉에 의한 큰 쉬어 탄성 힘과 댐핑 힘이 작용함을 보인다. 이러한 상호작용은대기중 쉬어 모드 수정 진동자 원자 힘 현미경의 구동, 원자 힘 현미경을 이용한 나노 물체 조작 등 다양한응용연구에서 고려할 중요한 요소이다.

영어초록

We investigate the tip-substrate interaction in shear-mode, quartz-tuning, fork-based atomic force microscopy in air. While the tip-substrate normal interaction in vacuum is usually characterized as a long-range attractive force and a short-range repulsive force, here, in shear-mode atomic force microscopy in air, we observe a negligible shear interaction until the tip abruptly experiences a viscoelastic force at a few nanometers above the sample’s surface. We show that the viscoelastic shear interaction is the result of a capillary-condensed water bridge formed in the nanosized gap between the tip and the substrate and that the shear interaction increases with decreasing tip-substrate separation until hard mechanical contact is made between the tip and the substrate. This shear interaction mediated by the capillary liquid bridge dominates over other interactions; thus, the shear force must be considered when performing shear-mode atomic force microscopy and spectroscopy and manipulation of nano-objects in air.

참고자료

· 없음