Бесконтактная атомно-силовая микроскопия - Non-contact atomic force microscopy

DFM изображение диимид нафталинтетракарбоновой кислоты молекулы на серебре, взаимодействующие через водородная связь (77 К). Размер изображения 2 × 2 нм. На нижнем изображении показана модель атома (цвета: серый, углерод; белый, водород; красный, кислород; синий, азот).[1]

Бесконтактная атомно-силовая микроскопия (NC-AFM), также известный как динамическая силовая микроскопия (DFM), это режим атомно-силовая микроскопия, который сам по себе является разновидностью сканирующая зондовая микроскопия. В нк-АСМ острый зонд перемещается близко (порядок Ангстремы ) к исследуемой поверхности зонд растровый сканированный По всей поверхности изображение строится на основе силовых взаимодействий во время сканирования. Зонд подключается к резонатору, обычно кремниевому. консоль или кварцевый резонатор. Во время измерений датчик ведомый так что он колеблется. Силовые взаимодействия измеряются либо путем измерения изменения амплитуды колебаний на постоянной частоте сразу за пределами резонанса (амплитудная модуляция), либо путем измерения изменения резонансной частоты непосредственно с использованием цепи обратной связи (обычно ФАПЧ ), чтобы всегда приводить датчик в резонанс (частотная модуляция).

Режимы работы

Два наиболее распространенных режима работы NC-AFM, частотная модуляция (FM) и амплитудная модуляция (AM), описаны ниже.

Модуляция частоты

Схематическое изображение примерной установки FM-AFM с использованием кремниевого кантилевера в сверхвысоком вакууме и ФАПЧ для определения фазы и генерации сигнала возбуждения. Очень маленький наконечник устанавливается на колеблющийся кантилевер (1), который находится вблизи образца (в этом случае кантилевер находится под образцом). Колебания кантилевера изменяются при взаимодействии иглы с образцом и регистрируются лазерным лучом (2), сфокусированным на задней части кантилевера. Отраженный луч проходит через зеркала к позиционно-чувствительному детектору (PSD) (3). Сигнал СПМ усиливается предварительным усилителем. Регулятор амплитуды (4) измеряет амплитуду A этого сигнала, а контур обратной связи сравнивает ее с заданным значением и определяет усиление (диссипацию Γ) сигнала возбуждения (6) для кантилевера, который подается на встряхивающий пьезо. Для измерения текущей резонансной частоты используется фазовая автоподстройка частоты (ФАПЧ) (5). Его управляемый напряжением генератор (VCO) выдает сигнал возбуждения (6) для кантилевера. Обнаруженный сдвиг частоты ∆f передается в другой контур обратной связи (7), который поддерживает постоянный сдвиг частоты, изменяя расстояние между зондом и поверхностью (положение z), изменяя напряжение, подаваемое на пьезотрубку.[2]

Атомно-силовая микроскопия с частотной модуляцией, введенная Альбрехтом, Грюттером, Хорном и Ругаром в 1991 году,[3] это режим nc-AFM, в котором изменение резонансной частоты датчика отслеживается напрямую, всегда возбуждая датчик на резонанс. Для поддержания возбуждения при резонансе электроника должна сохранять угол 90 °. разность фаз между возбуждением и откликом датчика. Это можно сделать либо путем управления датчиком сигнал отклонения сдвиг фазы на 90 ° или с помощью усовершенствованной схемы фазовой автоподстройки частоты, которая может синхронизироваться с определенной фазой.[4] Затем микроскоп может использовать изменение резонансной частоты (е) в качестве опорного канала SPM, либо в режим обратной связи, или его можно записать прямо в режим постоянной высоты.

Во время записи частотно-модулированных изображений обычно используется дополнительный контур обратной связи, чтобы поддерживать постоянную амплитуду резонанса путем регулировки амплитуды возбуждения. Путем регистрации амплитуды возбуждения во время сканирования (обычно называемого демпфирующим каналом, поскольку потребность в более высокой амплитуде возбуждения соответствует большему демпфированию в системе) записывается дополнительное изображение, показывающее только неконсервативные силы. Это позволяет разделить консервативные и неконсервативные силы в эксперименте.

Амплитудная модуляция

Изменение резонансной частоты датчика AFM, выведенное из резонанса (режим амплитудной модуляции), вызывает изменение амплитуды.

Амплитудная модуляция была одним из первоначальных режимов работы, предложенных Биннигом и Куэйтом в их основополагающей статье АСМ 1986 года.[5] в этом режиме датчик возбуждается вне резонанса. Возбуждая датчик чуть выше его резонансной частоты, можно обнаруживать силы, которые изменяют резонансную частоту, отслеживая амплитуду колебаний. Сила притяжения на датчике вызывает уменьшение резонансной частоты датчика, таким образом, частота возбуждения находится дальше от резонанса, и амплитуда уменьшается, для силы отталкивания верно противоположное. Микроскопы управляющая электроника может затем использовать амплитуду в качестве опорного канала SPM, либо в режим обратной связи, или его можно записать прямо в режим постоянной высоты.

Амплитудная модуляция может потерпеть неудачу, если неконсервативные силы (демпфирование) изменяются во время эксперимента, поскольку это изменяет амплитуду самого резонансного пика, что будет интерпретироваться как изменение резонансной частоты.[нужна цитата ] Другая потенциальная проблема с амплитудной модуляцией заключается в том, что внезапное изменение силы отталкивания (меньшей силы притяжения) может сместить резонанс за пределы частоты возбуждения, заставляя его снова уменьшаться. В режиме постоянной высоты это просто приведет к артефакту изображения, но в режиме обратной связи обратная связь будет воспринимать это как более сильную силу притяжения, вызывая положительную обратную связь до тех пор, пока обратная связь не станет насыщенной.

Преимущество амплитудной модуляции состоит в том, что существует только один контур обратной связи (контур обратной связи по топографии) по сравнению с тремя при частотной модуляции (контур фаза / частота, контур амплитуды и контур топографии), что значительно упрощает работу и реализацию. Однако амплитудная модуляция редко используется в вакууме в качестве Q датчика обычно настолько высока, что датчик колеблется много раз, прежде чем амплитуда стабилизируется до нового значения, что замедляет работу.

Датчики

Кремниевый микрокантилевер

Кремниевые микрокантилеверы используются как для контактной АСМ, так и для нк-АСМ. Кремниевые микрокантилеверы получают травлением небольших (~ 100 × 10 × 1 мкм) прямоугольных, треугольных или V-образных консоли из нитрида кремния. Первоначально они производились без встроенных наконечников, и на них приходилось напылять металлические наконечники,[6] позже был найден метод интеграции наконечников в процесс изготовления кантилевера.[7]

Кантилеверы NC-AFM, как правило, имеют более высокий жесткость, ~ 40 Н / м и резонансной частотой ~ 200 кГц, чем у контактных АСМ кантилеверов (с жесткостью ~ 0,2 Н / м и резонансными частотами ~ 15 кГц). Причина более высокой жесткости заключается в том, что зонд не защелкивается для контакта с поверхностью из-за Силы Ван-дер-Ваальса.[8]

Наконечники из кремниевого микрокантилевера могут иметь покрытие для определенных целей, например, ферромагнитное покрытие для использования в качестве магнитно-силовой микроскоп. К допинг кремний, датчик можно сделать проводящим, чтобы обеспечить одновременное сканирующая туннельная микроскопия (STM) и nc-AFM.[9]

qPlus датчик

Схема датчика qPlus. Красные и синие области представляют собой два золотых электрода на кварцевом камертоне (светло-желтые).

Датчик qPlus используется во многих сверхвысокий вакуум NC-AFM. Датчик изначально был изготовлен из кварцевый камертон от наручных часов. В отличие от кварцевого датчика с камертонной вилкой, который состоит из двух связанных зубцов, которые колеблются друг напротив друга, датчик qPlus имеет только один колеблющийся зубец. Камертон приклеивается к опоре таким образом, что один зуб камертона остается неподвижным. вольфрам Затем к свободному выступу приклеивается проволока с острым концом.[10] Датчик был изобретен в 1996 году.[11] физиком Франц Й. Гиссибль. Сигнал отклонения АСМ генерируется пьезоэлектрический эффект, и его можно прочитать с двух электродов на камертоне.

Поскольку проволока с вольфрамовым наконечником является проводящей, датчик можно использовать для комбинированного режима STM / NC-AFM. Наконечник может быть электрически подсоединен к одному из электродов камертона или к отдельной тонкой (диаметром ~ 30 мкм) золотой проволоке.[12] Преимущество отдельного провода в том, что он может уменьшить перекрестный разговор между туннельным током и отклоняющими каналами, однако проволока будет иметь собственный резонанс, который может повлиять на резонансные свойства датчика. Новые версии датчика qPlus с одним или несколькими встроенными сервисными электродами, как предложено в справке [13] и реализовано в [14]решить эту проблему. В Реакция Бергмана недавно было получено изображение группой IBM в Цюрихе с использованием такого датчика qPlus со встроенным электрозамком STM.[15]

Датчик имеет гораздо большую жесткость, чем кремниевые микрокантилеверы, ~ 1800 Н / м.[16] (размещение наконечника дальше по стойке может привести к повышению жесткости ~ 2600 Н / м[17]). Эта более высокая жесткость допускает более высокие усилия, прежде чем защелкнется нестабильность контакта. Резонансная частота датчика qPlus обычно ниже, чем у кремниевого микрокантилевера, ~ 25 кГц (камертоны часов имеют резонансную частоту 32 768 кГц до размещения наконечника). Несколько факторов (в частности, шум детектора и собственная частота) влияют на скорость работы.[18] Датчики qPlus с длинными проводами на концах, которые приближаются к длине датчика, показывают движение вершины, которое больше не перпендикулярно поверхности, таким образом исследуя силы в другом направлении, чем ожидалось.[19]

Другие датчики

До разработки силиконового микрокантилевера золотая фольга[5] или вольфрамовые проволоки[20] использовались как датчики АСМ. Были использованы различные конструкции кварцевых резонаторов,[21][22] Самый известный из них - уже упомянутый датчик qPlus. Новая разработка, привлекающая внимание, - это сенсор KolibriSensor,[23] с использованием удлиненного кварцевого резонатора с очень высокой резонансной частотой (~ 1 МГц), обеспечивающего очень быструю работу.

Измерения силы

Силовая спектроскопия

Силовая спектроскопия - это метод измерения сил между зондом и образцом. В этом методе контур топографической обратной связи отключается, и наконечник наклоняется к поверхности, а затем обратно. Во время линейного изменения амплитуда или частотный сдвиг (в зависимости от режима работы) записываются, чтобы показать силу взаимодействия на разных расстояниях. Силовая спектроскопия первоначально проводилась в режиме амплитудной модуляции,[24] но сейчас чаще выполняется с частотной модуляцией. Сила не измеряется непосредственно во время измерения спектроскопией, вместо этого измеряется сдвиг частоты, который затем должен быть преобразован в силу. Сдвиг частоты можно вычислить,[8] к:

куда - колебание наконечника от положения равновесия, и - жесткость датчиков и резонансная частота, а - амплитуда колебаний. Угловые скобки представляют собой среднее значение одного колебательного цикла. Однако превратить сдвиг частоты меры в силу, необходимую в реальном эксперименте, гораздо сложнее. Для этого преобразования обычно используются два метода: метод Садера-Джарвиса.[25] и матричный метод Гиссибля.[26]

Для измерения химических сил влияние дальнодействующих сил Ван-дер-Ваальса необходимо вычесть из данных о частотном сдвиге. Первоначально это было сделано путем подгонки степенного закона к длинному «хвосту» спектра (когда острие находится далеко от поверхности) и экстраполяции его на короткодействующее взаимодействие (острие близко к поверхности). Этот фитинг, однако, очень чувствителен к выбору отсечки между дальним и ближним действиями, что приводит к сомнительной точности. Обычно наиболее подходящим методом является выполнение двух спектроскопических измерений, одно над любой исследуемой молекулой, а второе над нижней частью чистой поверхности, а затем вычитание второго из первого. Этот метод не применим к исследуемым элементам на плоской поверхности, поскольку нижняя часть может отсутствовать.

Сеточная спектроскопия

Сеточная спектроскопия - это расширение силовой спектроскопии, описанной выше. В сеточной спектроскопии несколько спектров сил снимаются в сетке над поверхностью, чтобы построить трехмерную карту сил над поверхностью. Эти эксперименты могут занять значительное время, часто более 24 часов, поэтому микроскоп обычно охлаждается жидкий гелий или для коррекции дрейфа используется метод отслеживания атомов.[27]

Измерения поперечной силы

Можно выполнять измерения поперечной силы с помощью зонда nc-AFM, колеблющегося перпендикулярно исследуемой поверхности.[28] В этом методе используется аналогичный метод силовой спектроскопии, за исключением того, что наконечник перемещается параллельно поверхности во время регистрации частотного сдвига, это повторяется на нескольких высотах над поверхностью, начиная от поверхности и приближаясь. После любого изменения поверхности, например, перемещения атома по поверхности, эксперимент останавливается. Остается двумерная сетка измеренных частотных сдвигов. Используя соответствующий расчет силовой спектроскопии, каждый из векторов вертикального сдвига частоты может быть преобразован в вектор сил в z-направление, таким образом создавая двумерную сетку расчетных сил. Эти силы могут быть интегрированы по вертикали для создания двухмерной карты потенциала. Затем можно дифференцировать потенциал по горизонтали для расчета боковых сил. Поскольку этот метод основан на сложной математической обработке, в которой каждое состояние предполагает вертикальное движение наконечника, критически важно, чтобы датчик не располагался под углом и чтобы длина наконечника была очень короткой по сравнению с длиной датчика.[19]Прямое измерение поперечных сил возможно при использовании крутильного режима с кремниевым кантилевером. [29] или направив датчик так, чтобы он колебался параллельно поверхности.[30] Используя последний метод, Weymouth et al. измерили крошечное взаимодействие двух молекул CO, а также боковую жесткость наконечника с CO-концом.[31]

Субмолекулярная визуализация

Иллюстрация взаимодействия между наконечником АСМ с концевой заделкой CO и образцом. (1) Наконечник находится далеко от красного адатома и не изгибается. (2) Когда наконечник приближается к адатому, взаимодействие вызывает изгиб молекулы CO, влияя на качество достижимого топографического изображения.

Субмолекулярное разрешение может быть достигнуто в режиме постоянной высоты. В этом случае критически важно работать с кантилевером при малых, даже суб-Ангстремовских амплитудах колебаний. Тогда частотный сдвиг не зависит от амплитуды и наиболее чувствителен к короткодействующим силам,[32] возможно, обеспечивая атомный контраст на небольшом расстоянии зонд-образец. Требование малой амплитуды выполняется датчиком qplus. Кантилеверы на основе датчиков qplus намного жестче обычных силиконовых кантилеверов, что позволяет стабильно работать в режиме отрицательной силы без нестабильности.[33] Дополнительным преимуществом жесткого кантилевера является возможность измерения туннельного тока СТМ во время проведения эксперимента АСМ, что обеспечивает дополнительные данные для изображений АСМ.[16]

Чтобы повысить разрешение до действительно атомного масштаба, вершина наконечника кантилевера может быть функционализирована атомом или молекулой хорошо известной структуры и подходящих характеристик. Функционализация наконечника осуществляется путем захвата выбранной частицы до конца вершины наконечника. Молекула CO оказалась отличным вариантом для функционализации наконечника,[34] но также были изучены другие возможности, такие как атомы Xe. Было показано, что реактивные атомы и молекулы, такие как галогены Br и Cl или металлы, не так хорошо подходят для целей визуализации.[35] С инертным наконечником наконечника можно приблизиться к образцу при все еще стабильных условиях, в то время как реактивный наконечник имеет больше шансов случайно переместиться или захватить атом из образца. Атомный контраст достигается в области силы отталкивания близко к образцу, где частотный сдвиг обычно приписывается отталкиванию Паули из-за перекрытия волновых функций между иглой и образцом.[34][36][37] Взаимодействие Ван-дер-Ваальса, с другой стороны, просто добавляет диффузный фон к общей силе.

Во время улавливания молекула CO ориентируется так, что атом углерода прикрепляется к металлическому наконечнику зонда.[38] [39] Молекула CO, благодаря своей линейной структуре, может изгибаться, испытывая при сканировании различные силы, как показано на рисунке. Этот изгиб является основной причиной улучшения контрастности.[34][36] хотя это не является общим требованием для атомного разрешения для различных концов наконечника, таких как один атом кислорода, который демонстрирует незначительный изгиб.[40] Кроме того, изгиб молекулы CO добавляет свой вклад в изображения, что может привести к появлению подобных связей в местах, где связи отсутствуют.[36][41] Таким образом, следует быть осторожным при интерпретации физического смысла изображения, полученного с помощью молекулы изгибающегося кончика, такой как CO.

Заметные результаты

NC-AFM была первой формой AFM для получения изображений с истинным атомным разрешением, а не усреднения по множеству контактов, как на нереактивных, так и на реактивных поверхностях.[32]нк-АСМ была первой формой микроскопии для получения изображений с субатомным разрешением, первоначально на атомах острия. [42] а позже - одиночные адатомы железа на меди.[43]NC-AFM был первым методом, позволяющим непосредственно отображать химические связи в реальном пространстве, см. изображение на вставке. Это разрешение было достигнуто подбором одного CO молекула на вершине наконечника. NC-AFM был использован для исследования силового взаимодействия между одной парой молекул.[44]

Рекомендации

  1. ^ Sweetman, A. M .; Jarvis, S.P .; Пел, Хунцянь; Леккас, I .; Rahe, P .; Ван, Ю; Ван, Цзяньбо; Champness, N.R .; Канторович, Л .; Мориарти, П. (2014). «Картирование силового поля сборки с водородной связью». Nature Communications. 5: 3931. Bibcode:2014 НатКо ... 5.3931S. Дои:10.1038 / ncomms4931. ЧВК  4050271. PMID  24875276.
  2. ^ Клинг, Феликс (2016). Диффузия и структурообразование молекул на кальците (104) (Кандидат наук). Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
  3. ^ Albrecht, T. R .; Grütter, P .; Horne, D .; Ругар, Д. (1991). «Обнаружение частотной модуляции с использованием кантилеверов с высокой добротностью для повышения чувствительности силового микроскопа». Журнал прикладной физики. 69 (2): 668. Bibcode:1991JAP .... 69..668A. Дои:10.1063/1.347347. ISSN  0021-8979.
  4. ^ Нони, Лоран; Баратов, Алексис; Шер, Доминик; Пфайффер, Оливер; Ветцель, Адриан; Мейер, Эрнст (2006). «Имитатор бесконтактной атомно-силовой микроскопии с обнаружением и возбуждением частоты, управляемой ФАПЧ». Физический обзор B. 74 (23): 235439. arXiv:физика / 0701343. Bibcode:2006PhRvB..74w5439N. Дои:10.1103 / PhysRevB.74.235439. ISSN  1098-0121. S2CID  39709645.
  5. ^ а б Binnig, G .; Quate, C. F .; Гербер, C (1986). «Атомно-силовой микроскоп». Письма с физическими проверками. 56 (9): 930–933. Bibcode:1986ПхРвЛ..56..930Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.56.930. ISSN  0031-9007. PMID  10033323.
  6. ^ Akamine, S .; Barrett, R.C .; Quate, C.F. (1990). «Улучшенные изображения атомно-силового микроскопа с использованием микрокантилеверов с острыми кончиками». Письма по прикладной физике. 57 (3): 316. Bibcode:1990АпФЛ..57..316А. Дои:10.1063/1.103677.
  7. ^ Альбрехт Т. Р. (1990). «Микро-изготовление кантилеверных щупов для атомно-силового микроскопа». Журнал вакуумной науки и техники A. 8 (4): 3386–3396. Дои:10.1116/1.576520.
  8. ^ а б Гиссибль, Франц (1997). «Силы и частотные сдвиги в динамической силовой микроскопии с атомным разрешением». Физический обзор B. 56 (24): 16010–16015. Bibcode:1997PhRvB..5616010G. Дои:10.1103 / PhysRevB.56.16010.
  9. ^ Giessibl, F.J .; Трафас, Б. М. (1994). «Пьезорезистивные кантилеверы для сканирующих туннельных и сканирующих силовых микроскопов в сверхвысоком вакууме». Обзор научных инструментов. 65 (6): 1923. Bibcode:1994RScI ... 65.1923G. Дои:10.1063/1.1145232.
  10. ^ Гиссибль, Франц Дж. (1998). «Высокоскоростной датчик силы для силовой микроскопии и профилометрии с кварцевым камертоном» (PDF). Письма по прикладной физике. 73 (26): 3956–3958. Bibcode:1998АпФЛ..73.3956Г. Дои:10.1063/1.122948.
  11. ^ Гиссибль, Франц Й. "Vorrichtung zum beruehrungslosen Abtasten einer Oberflaeche und Verfahren dafuer". Патент Германии DE 19633546, 20 августа 1996 г., опубликован 26 февраля 1998 г..
  12. ^ Майзик, Жолт; Сетвин, Мартин; Беттак, Андреас; Фельц, Альбрехт; Чаб, Владимир; Елинек, Павел (2012). «Одновременные измерения тока, силы и диссипации на поверхности Si (111) 7 × 7 с помощью оптимизированной методики qPlus AFM / STM». Журнал нанотехнологий Beilstein. 3: 249–259. Дои:10.3762 / bjnano.3.28. ЧВК  3323914. PMID  22496998.
  13. ^ Гиссибль, Франц Дж. «Датчик для бесконтактного профилирования поверхности» Патент США 8,393,009 , дата приоритета 23 ноября 2010 г., выдана 5 марта 2013 г.
  14. ^ Гиссибл, Франц Дж. «Датчик qPlus, мощный стержень для атомно-силового микроскопа» Rev. Sci. Instrum. 90, 011101, 2019 https://doi.org/10.1063/1.5052264
  15. ^ https://www.youtube.com/watch?v=OOkbt16M3Mg
  16. ^ а б Гиссибль, Франц Дж. (2000). «Атомное разрешение на Si (111) - (7 × 7) с помощью бесконтактной атомно-силовой микроскопии с датчиком силы на основе кварцевого камертона» (PDF). Письма по прикладной физике. 76 (11): 1470–1472. Bibcode:2000АпФЛ..76.1470Г. Дои:10.1063/1.126067.
  17. ^ Sweetman, A .; Jarvis, S .; Danza, R .; Bamidele, J .; Канторович, Л .; Мориарти, П. (2011). «Манипулирование Si (100) при 5 К с использованием атомно-силовой микроскопии с частотной модуляцией qPlus: роль дефектов и динамики в механическом переключении атомов». Физический обзор B. 84 (8): 085426. Bibcode:2011ПхРвБ..84х5426С. Дои:10.1103 / PhysRevB.84.085426.
  18. ^ Гиссибль, Франц; Пильмайер, Флориан; Эгути, Тоёаки; Ан, Тошио; Хасэгава, Юкио (2013). «Сравнение датчиков силы для атомно-силовой микроскопии на основе кварцевых камертонов и продольно-растянутых резонаторов». Физический обзор B. 84 (12): 125409. arXiv:1104.2987. Bibcode:2011PhRvB..84l5409G. Дои:10.1103 / PhysRevB.84.125409. S2CID  22025299.
  19. ^ а б Стирлинг, Джулиан; Шоу, Гордон А (2013). «Расчет влияния геометрии наконечника на бесконтактную атомно-силовую микроскопию с использованием датчика qPlus». Журнал нанотехнологий Beilstein. 4: 10–19. Дои:10.3762 / bjnano.4.2. ЧВК  3566854. PMID  23400392.
  20. ^ Мейер, Герхард; Амер, Набиль М. (1988). «Новый оптический подход к атомно-силовой микроскопии». Письма по прикладной физике. 53 (12): 1045. Bibcode:1988АпФЛ..53.1045М. Дои:10.1063/1.100061.
  21. ^ Bartzke, K .; Antrack, T .; Schmidt, K. H .; Dammann, E .; Шаттерны, К. Х. (1993). «Игольчатый датчик микромеханический детектор для атомно-силовой микроскопии». Международный журнал оптоэлектроники. 8 (5/6): 669.
  22. ^ Heyde, M .; Кулавик, М .; Rust, H.-P .; Freund, H.-J. (2004). «Двойной кварцевый камертонный датчик для низкотемпературной атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии». Обзор научных инструментов. 75 (7): 2446. Bibcode:2004RScI ... 75.2446H. Дои:10.1063/1.1765753.
  23. ^ Торбрюгге, Стефан; Шафф, Оливер; Рихен, Йорг (2010). «Применение KolibriSensor для комбинированной сканирующей туннельной микроскопии с атомным разрешением и получения изображений бесконтактной атомно-силовой микроскопии». Журнал вакуумной науки и техники B. 28 (3): C4E12. Дои:10.1116/1.3430544.
  24. ^ Jarvis, S.P .; Yamada, H .; Ямамото, S.-I .; Tokumoto, H .; Петика, Дж. Б. (1996). «Прямое механическое измерение межатомных потенциалов». Природа. 384 (6606): 247–249. Bibcode:1996Натура.384..247J. Дои:10.1038 / 384247a0. S2CID  44480752.
  25. ^ Sader, John E .; Джарвис, Сюзанна П. (2004). «Точные формулы для силы взаимодействия и энергии в спектроскопии силы частотной модуляции». Письма по прикладной физике. 84 (10): 1801. Bibcode:2004АпФЛ..84.1801С. Дои:10.1063/1.1667267.
  26. ^ Гиссибл, Ф. Дж. (2001). «Прямой метод расчета сил зонд-образец по частотным сдвигам в атомно-силовой микроскопии с частотной модуляцией» (PDF). Письма по прикладной физике. 78 (1): 123–125. Bibcode:2001АпФЛ..78..123Г. Дои:10.1063/1.1335546.
  27. ^ Рахе, Филипп; Шютте, Йенс; Шнидерберенд, Вернер; Райхлинг, Майкл; Абэ, Масаюки; Сугимото, Ёсиаки; Кюнле, Анжелика (2011). «Гибкая система компенсации сноса для точного трехмерного картирования сил в тяжелых условиях сноса». Обзор научных инструментов. 82 (6): 063704. Bibcode:2011RScI ... 82f3704R. Дои:10.1063/1.3600453. PMID  21721699.
  28. ^ Ternes, M .; Lutz, C.P .; Hirjibehedin, C.F .; Giessibl, F.J .; Генрих, А. Дж. (2008). «Сила, необходимая для перемещения атома по поверхности» (PDF). Наука. 319 (5866): 1066–1069. Bibcode:2008Sci ... 319.1066T. Дои:10.1126 / наука.1150288. PMID  18292336. S2CID  451375.
  29. ^ Pfeiffer, O .; Bennewitz, R.P .; Баратов, А .; Meyer, E .; Грюттер, П. Дж. (2002). «Измерения боковых сил в динамической силовой микроскопии». Физический обзор B. 65 (16): 161403 (R). Bibcode:2002ПхРвБ..65п1403П. Дои:10.1103 / Physrevb.65.161403.
  30. ^ Giessibl, F.J .; Herz, M. P .; Маннхарт, Дж. (2002). «Трение до единственного атома». PNAS. 99 (16): 12006–10. Bibcode:2002PNAS ... 9912006G. Дои:10.1073 / pnas.182160599. ЧВК  129388. PMID  12198180.
  31. ^ Weymouth, A.J .; Hofmann, T .; Гиссибл, Ф.Дж. (2014). «Количественная оценка молекулярной жесткости и взаимодействия с помощью микроскопии боковых сил» (PDF). Наука. 343 (6175): 1120–2. Bibcode:2014Наука ... 343.1120W. Дои:10.1126 / science.1249502. PMID  24505131. S2CID  43915098.
  32. ^ а б Гиссибль, Франц Дж. (2003). «Успехи атомно-силовой микроскопии». Обзоры современной физики. 75 (3): 949–983. arXiv:cond-mat / 0305119. Bibcode:2003RvMP ... 75..949G. Дои:10.1103 / RevModPhys.75.949. S2CID  18924292.
  33. ^ Сварт, Ингмар; Гросс, Лев; Лилиерот, Питер (2011). "Химия и физика одиночных молекул, исследованные с помощью низкотемпературной сканирующей зондовой микроскопии". ХимИнформ. 42 (45): 9011–9023. Дои:10.1002 / подбородок.201145278. ISSN  0931-7597. PMID  21584325.
  34. ^ а б c Gross, L .; Mohn, F .; Moll, N .; Liljeroth, P .; Мейер, Г. (2009). «Химическая структура молекулы, разрешенная с помощью атомно-силовой микроскопии». Наука. 325 (5944): 1110–1114. Bibcode:2009Научный ... 325.1110G. Дои:10.1126 / science.1176210. PMID  19713523. S2CID  9346745.
  35. ^ Мон, Фабиан; Шулер, Бруно; Гросс, Лев; Мейер, Герхард (2013). «Различные наконечники для атомно-силовой микроскопии высокого разрешения и сканирующей туннельной микроскопии одиночных молекул». Письма по прикладной физике. 102 (7): 073109. Дои:10.1063/1.4793200. ISSN  0003-6951.
  36. ^ а б c Хапала, Прокоп; Кичин, Георгий; Вагнер, Кристиан; Тауц, Ф. Стефан; Темиров, Руслан; Елинек, Павел (19.08.2014). «Механизм получения изображений СТМ / АСМ высокого разрешения с функционализированными наконечниками». Физический обзор B. 90 (8): 085421. arXiv:1406.3562. Bibcode:2014ПхРвБ..90х5421Х. Дои:10.1103 / Physrevb.90.085421. ISSN  1098-0121. S2CID  53610973.
  37. ^ Молл, Николай; Гросс, Лев; Мон, Фабиан; Куриони, Алессандро; Мейер, Герхард (22 декабря 2010 г.). «Механизмы, лежащие в основе повышенного разрешения атомно-силовой микроскопии с функционализированными наконечниками». Новый журнал физики. 12 (12): 125020. Дои:10.1088/1367-2630/12/12/125020. ISSN  1367-2630.
  38. ^ Ли, Х. Дж. (1999-11-26). "Формирование одинарной связи и характеристика с помощью сканирующего туннельного микроскопа". Наука. 286 (5445): 1719–1722. Дои:10.1126 / science.286.5445.1719. ISSN  0036-8075. PMID  10576735.
  39. ^ Бартельс, Л .; Мейер, G .; Rieder, K.-H .; Velic, D .; Knoesel, E .; Хотцель, А .; Wolf, M .; Эртл, Г. (1998). «Динамика электронно-индуцированного манипулирования отдельными молекулами CO на Cu (111)». Письма с физическими проверками. 80 (9): 2004–2007. Дои:10.1103 / Physrevlett.80.2004. HDL:21.11116 / 0000-0006-C419-1. ISSN  0031-9007.
  40. ^ Мёниг, Гарри; Hermoso, Diego R .; Диас Арадо, Оскар; Тодорович, Милица; Тиммер, Александр; Шуер, Саймон; Лангевиш, Гернот; Перес, Рубен; Фукс, Харальд (2015). «Субмолекулярная визуализация с помощью бесконтактной атомно-силовой микроскопии с атомом кислорода, жестко соединенным с металлическим зондом». САУ Нано. 10 (1): 1201–1209. Дои:10.1021 / acsnano.5b06513. ISSN  1936-0851. PMID  26605698.
  41. ^ Hämäläinen, Sampsa K .; ван дер Хейден, Надин; ван дер Лит, Йост; ден Хартог, Стефан; Лилиерот, Питер; Сварт, Ингмар (2014). «Межмолекулярный контраст в изображениях атомно-силовой микроскопии без межмолекулярных связей». Письма с физическими проверками. 113 (18): 186102. arXiv:1410.1933. Bibcode:2014ПхРвЛ.113р6102Н. Дои:10.1103 / Physrevlett.113.186102. ISSN  0031-9007. PMID  25396382. S2CID  8309018.
  42. ^ Giessibl, F.J .; Hembacher, S .; Bielefeldt, H .; Маннхарт, Дж. (2000). «Субатомные особенности на поверхности кремния (111) - (7 × 7), наблюдаемые с помощью атомно-силовой микроскопии» (PDF). Наука. 289 (5478): 422–426. Bibcode:2000Sci ... 289..422G. Дои:10.1126 / science.289.5478.422. PMID  10903196.
  43. ^ Emmrich, M .; и другие. (2015). «Силовая микроскопия субатомного разрешения выявляет внутреннюю структуру и адсорбционные центры небольших кластеров железа». Наука. 348 (6232): 308–311. Bibcode:2015Научный ... 348..308E. Дои:10.1126 / science.aaa5329. HDL:10339/95969. PMID  25791086. S2CID  29910509.
  44. ^ Chiutu, C .; Sweetman, A. M .; Лакин, А. Дж .; Stannard, A .; Jarvis, S .; Канторович, Л .; Dunn, J. L .; Мориарти, П. (2012). «Точная ориентация одиночной молекулы C_ {60} на кончике сканирующего зондового микроскопа». Письма с физическими проверками. 108 (26): 268302. Bibcode:2012PhRvL.108z8302C. Дои:10.1103 / PhysRevLett.108.268302. PMID  23005019.