探針—樣品間剪切力作用機(jī)制的研究.pdf

1、探針和樣品間的距離控制是實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)掃描的關(guān)鍵。NSOM中最常采用的是探針和樣品之間的剪切力作用。我們認(rèn)為，在物體的表面普遍存在著一層水和碳?xì)浠衔?，?dāng)探針和樣品之間的距離達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，由于毛細(xì)凝聚力，這層水和碳?xì)浠衔锏谋∧ゑ詈显诹颂结樅蜆悠分g，成為探針和樣品間相互作用的第三方介質(zhì)。 通過求解粘有光纖探針的音叉的動(dòng)力學(xué)方程，我們得到了近場(chǎng)區(qū)流過音叉電流隨探針——樣品間距離變化的公式，隨著探針間距離的減小針尖樣品間距離很小時(shí)，由

2、于分子間吸引力使局域水分子膜產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，凝聚在探針——樣品之間，參與針尖樣品間的相互作用，其表面張力和粘滯流體切變力可以形成切向作用力，凝聚在針尖和樣品間的水形成對(duì)振蕩的探針強(qiáng)烈的摩擦力阻尼，從而使得流過音叉的電流減小。從公式中可以看出，I-d曲線的斜率還將受到樣品的粘滯系數(shù)和探針尖端面積的影響。 我們?cè)诓煌膶?shí)驗(yàn)條件下，如：大氣條件下、低真空條件下、不同濕度條件下，對(duì)不同樣品不同，測(cè)量流過音叉的電流I隨探針和樣品間距離d

3、變化的曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在不同實(shí)驗(yàn)條件下，I-d曲線的斜率不同，低真空條件下的曲線要比大氣條件下的曲線斜率大，在低濕度下的曲線要比高濕度下的曲線挾率大。以薄油膜和薄水膜為樣品時(shí)I-d益線的斜率比大氣條件下沒有樣品時(shí)的曲線斜率小。以薄油膜為樣品時(shí)在低真空度和大氣條件的I-d曲線與與無樣品時(shí)的情況類似，低真空下的曲線要比大氣下的陡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析相吻合。 另外，毛細(xì)凝聚力和表面張力對(duì)針尖的作用不單單起到剪切力阻尼力的作用。當(dāng)探針