大阪大學(xué)開發(fā)了一種在亞原子尺度上多向同時探測材料的顯微技術(shù)
原子力顯微鏡(AFM)是一種非常敏感的技術(shù),使我們能夠通過一個精確控制的尖端來在原子尺度上對材料進行成像和/或表征它們的物理性能。然而,傳統(tǒng)的AFM只提供與表面垂直(Z方向)的力學(xué)分量,而忽略平行于表面的分量(X和Y方向)。 雙模式原子力顯微鏡提供了亞原子分辨率的三維力矢量圖。懸臂同時在橫向和垂直方向擺動,以確定Ge(001)表面上的彎曲二聚體的矢量圖。圖片來源:大阪大學(xué) 為了充分表征納米器件中使用的材料,在Z方向以外獲得具有方向性的參數(shù)——如電子,磁性,和彈性性能——的信息是非常有必要的。也就是說,在平行于材料表面的X和Y方向上測量這些參數(shù)也是有需要的。在原子尺度上測量這些材料參數(shù)的分布將增加我們對化學(xué)成分及反應(yīng)、表面形貌、分子操縱以及納米機械操作的理解。 大阪大學(xué)的一個研究小組最近開發(fā)了一種基于原子力顯微鏡的方法,稱為“雙模式AFM”,以在亞原子尺度上在X、Y和Z方向(即三個維度)上獲取材料表面的信息。研究人員用鍺(Ge)表面作為襯底,測量了原子力顯微鏡針尖和材料表面在X、Y和Z方向之間的總作用力。他們的合作伙伴,斯洛伐克科學(xué)院物理研究所,進行了針尖-表面相互作用的計算機模擬。雙模式原子力顯微鏡方法最近在《自然*物理》雜志上進行了報道。 “一個干凈的Ge(001)表面具有交替排列的各向異性體,其每橫跨一步就會旋轉(zhuǎn)90°,也就是說它們顯示了一個二域結(jié)構(gòu),”該文章的第一作者Yoshitaka Naitoh解釋說!拔覀兺ㄟ^在垂直方向上以彎曲共振頻率震蕩AFM的針尖以及在平行方向上以扭曲共振頻率來探測來自每個域的力學(xué)場。 |