Dans la méthode d'étalonnage de la force latérale diamagnétique, un porte-à-faux AFM (montré ici est un porte-à-faux NIST HammerHead) appuie contre la surface d'un morceau de graphite qui lévite dans un champ magnétique. Lorsque le champ magnétique est déplacé horizontalement dans l'AFM, la friction entre la pointe de l'AFM et la surface en graphite provoque la torsion du porte-à-faux. Cette torsion entraîne une modification du signal latéral dans l'AFM qui permet de calibrer directement le frottement, basé sur la constante de rappel du graphite dans le champ magnétique.
(PhysOrg.com) -- Des chercheurs du NIST Center for Nanoscale Science and Technology et du NIST Material Measurement Laboratory ont démontré qu'une technique plus simple pour calibrer la sensibilité latérale dans un microscope à force atomique (AFM) est en accord avec une méthode antérieure développée au NIST pour dans les 5 %.
L'équivalence de ces deux méthodes indépendantes représente une étape importante vers une précision traçable en microscopie à force latérale et permettra aux scientifiques de mieux comprendre les origines de la friction à l'échelle atomique sur une large gamme de matériaux.
La méthode NIST "HammerHead" (HH) repose sur un positionnement précis des bras d'un en porte-à-faux en forme de té sur des marques d'alignement bien définies dans une surface ; un couple est appliqué à différents endroits sur le bras en porte-à-faux en le pressant contre une petite sphère fixée au bord de la surface.
Le rapport du changement du signal normal (vertical) au signal latéral peut être utilisé pour calibrer la sensibilité et extraire les forces de frottement correspondant aux signaux latéraux mesurés au cours d'une expérience.
La nouvelle méthode « Diamagnetic Lateral Force Calibrator » (D-LFC), développé à l'Université Brown, nécessite moins de mesures indépendantes. Le cantilever de l'AFM appuie contre la surface d'un morceau de graphite qui lévite dans un champ magnétique. Lorsque le champ magnétique est déplacé horizontalement dans l'AFM, le graphite en lévitation se comporte comme une masse sur un ressort très faible.
Une force latérale est appliquée par le graphite à la pointe du cantilever AFM, provoquant la torsion du porte-à-faux. Cette torsion entraîne une modification du signal latéral dans l'AFM qui permet de calibrer directement le frottement, sans avoir besoin d'une mesure indépendante du signal normal.
Bien que la méthode D-LFC soit préférable dans la plupart des cas, car il utilise moins de paramètres et a donc une plus grande précision, la méthode HH peut être avantageuse si le contact entre la pointe de la sonde et la surface d'étalonnage doit être évité.
Les chercheurs pensent que la précision globale et la comparabilité de ces deux méthodes établissent l'importance de la méthode D-LFC en tant qu'outil précieux pour unifier les mesures quantitatives du frottement à l'échelle nanométrique, et établit une voie potentielle vers l'élaboration de normes de force latérale.
