(PhysOrg.com) -- Onderzoekers van het NIST Center for Nanoscale Science and Technology en het NIST Material Measurement Laboratory hebben aangetoond dat een eenvoudigere techniek voor het kalibreren van laterale gevoeligheid in een atomic force microscope (AFM) overeenkomt met een eerdere methode die bij NIST is ontwikkeld om binnen 5%.

De gelijkwaardigheid van deze twee onafhankelijke methoden vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van traceerbare nauwkeurigheid in laterale krachtmicroscopie en zal wetenschappers in staat stellen de oorsprong van wrijving op atomaire schaal over een breed scala aan materialen beter te begrijpen.

De NIST “HammerHead” (HH)-methode is gebaseerd op de nauwkeurige positionering van de armen van een speciaal vervaardigde, T-vormige cantilever over goed gedefinieerde uitlijnmarkeringen in een oppervlak; er wordt op verschillende plaatsen op de cantileverarm een ​​koppel uitgeoefend door deze tegen een kleine bol aan de rand van het oppervlak te drukken.

De verhouding van de verandering in het normale (verticale) signaal tot het laterale signaal kan worden gebruikt om de gevoeligheid te kalibreren en wrijvingskrachten te extraheren die overeenkomen met de laterale signalen die tijdens een experiment zijn gemeten.

De nieuwe “Diamagnetische Lateral Force Calibrator” (D-LFC) methode, ontwikkeld aan de Brown University, vereist minder onafhankelijke metingen. De AFM-cantilever drukt tegen het oppervlak van een stuk grafiet dat zweeft in een magnetisch veld. Wanneer het magnetische veld horizontaal wordt bewogen in de AFM, het zwevende grafiet gedraagt ​​zich als een massa op een zeer zwakke veer.

Een zijdelingse kracht wordt door het grafiet uitgeoefend op de punt van de AFM-cantilever, waardoor de cantilever gaat draaien. Deze draaiing leidt tot een verandering in het laterale signaal in de AFM dat kan worden gebruikt om wrijving direct te kalibreren, zonder dat een onafhankelijke meting van het normale signaal nodig is.

Hoewel de D-LFC-methode in de meeste omstandigheden de voorkeur heeft, omdat het minder parameters gebruikt en daarom een ​​grotere precisie heeft, de HH-methode kan voordelig zijn als contact tussen de sondepunt en het kalibratieoppervlak moet worden vermeden.

De onderzoekers zijn van mening dat de algehele nauwkeurigheid en vergelijkbaarheid van deze twee methoden het belang van de D-LFC-methode aantoont als een waardevol hulpmiddel voor het verenigen van kwantitatieve metingen van wrijving op nanoschaal, en vormt een mogelijk pad naar de ontwikkeling van normen voor laterale kracht.