探針—樣品間剪切力作用機制的研究.pdf

1、探針和樣品間的距離控制是實現(xiàn)近場掃描的關鍵。NSOM中最常采用的是探針和樣品之間的剪切力作用。我們認為，在物體的表面普遍存在著一層水和碳氫化合物，當探針和樣品之間的距離達到納米量級時，由于毛細凝聚力，這層水和碳氫化合物的薄膜耦合在了探針和樣品之間，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力學方程，我們得到了近場區(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，由

2、于分子間吸引力使局域水分子膜產(chǎn)生毛細凝聚現(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振蕩的探針強烈的摩擦力阻尼，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。 我們在不同的實驗條件下，如：大氣條件下、低真空條件下、不同濕度條件下，對不同樣品不同，測量流過音叉的電流I隨探針和樣品間距離d

3、變化的曲線。實驗結果表明在不同實驗條件下，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I-d益線的斜率比大氣條件下沒有樣品時的曲線斜率小。以薄油膜為樣品時在低真空度和大氣條件的I-d曲線與與無樣品時的情況類似，低真空下的曲線要比大氣下的陡。實驗結果和理論分析相吻合。 另外，毛細凝聚力和表面張力對針尖的作用不單單起到剪切力阻尼力的作用。當探針