Nel metodo di calibrazione della forza laterale diamagnetica, un cantilever AFM (qui è mostrato un cantilever HammerHead del NIST) preme contro la superficie di un pezzo di grafite che levita in un campo magnetico. Quando il campo magnetico viene spostato orizzontalmente nell'AFM, l'attrito tra la punta AFM e la superficie in grafite provoca la torsione del cantilever. Questa torsione porta a un cambiamento nel segnale laterale nell'AFM che viene utilizzato per calibrare direttamente l'attrito, basata sulla costante elastica della grafite nel campo magnetico.
(PhysOrg.com) -- I ricercatori del NIST Center for Nanoscale Science and Technology e del NIST Material Measurement Laboratory hanno dimostrato che una tecnica più semplice per calibrare la sensibilità laterale in un microscopio a forza atomica (AFM) concorda con un metodo precedente sviluppato al NIST per entro il 5%.
L'equivalenza di questi due metodi indipendenti rappresenta un passo importante verso l'accuratezza tracciabile nella microscopia a forza laterale e consentirà agli scienziati di comprendere meglio le origini dell'attrito su scala atomica in un'ampia gamma di materiali.
Il metodo "HammerHead" (HH) del NIST si basa sul posizionamento preciso dei bracci di un cantilever a forma di T su segni di allineamento ben definiti in una superficie; una coppia viene applicata in punti diversi sul braccio a sbalzo premendolo contro una piccola sfera fissata al bordo della superficie.
Il rapporto tra la variazione del segnale normale (verticale) e il segnale laterale può essere utilizzato per calibrare la sensibilità ed estrarre le forze di attrito corrispondenti ai segnali laterali misurati durante un esperimento.
Il nuovo metodo “Diamagnetic Lateral Force Calibrator” (D-LFC), sviluppato alla Brown University, richiede meno misurazioni indipendenti. Il cantilever AFM preme contro la superficie di un pezzo di grafite che levita in un campo magnetico. Quando il campo magnetico viene spostato orizzontalmente nell'AFM, la grafite levitante si comporta come una massa su una molla molto debole.
Una forza laterale viene applicata dalla grafite alla punta del cantilever AFM, facendo girare il cantilever. Questa torsione porta a un cambiamento nel segnale laterale nell'AFM che può essere utilizzato per calibrare direttamente l'attrito, senza la necessità di una misura indipendente del segnale normale.
Sebbene il metodo D-LFC sia preferibile per la maggior parte delle circostanze, perché utilizza meno parametri e quindi ha una maggiore precisione, il metodo HH può essere vantaggioso se si deve evitare il contatto tra la punta della sonda e la superficie di calibrazione.
I ricercatori ritengono che l'accuratezza e la comparabilità complessive di questi due metodi stabiliscano l'importanza del metodo D-LFC come strumento prezioso per unificare le misurazioni quantitative dell'attrito su scala nanometrica, e stabilisce un potenziale percorso verso lo sviluppo di standard di forza laterale.
