Quantitative determination of the interaction potential between two surfaces using frequency-modulated atomic force microscopy
Notice bibliographique
Résumé
The interaction potential between two surfaces determines the adhesive and repulsive forces between them. It also determines interfacial properties, such as adhesion and friction, and is a key input into mechanics models and atomistic simulations of contacts. We have developed a novel methodology to experimentally determine interaction potential parameters, given a particular potential form, using frequency-modulated atomic force microscopy (AFM). Furthermore, this technique can be extended to the experimental verification of potential forms for any given material pair. Specifically, interaction forces are determined between an AFM tip apex and a nominally flat substrate using dynamic force spectroscopy measurements in an ultrahigh vacuum (UHV) environment. The tip geometry, which is initially unknown and potentially irregularly shaped, is determined using transmission electron microscopy (TEM) imaging. It is then used to generate theoretical interaction force–displacement relations, which are then compared to experimental results. The method is demonstrated here using a silicon AFM probe with its native oxide and a diamond sample. Assuming the 6-12 Lennard-Jones potential form, best-fit values for the work of adhesion (Wadh) and range of adhesion (z0) parameters were determined to be 80 ± 20 mJ/m2 and 0.6 ± 0.2 nm, respectively. Furthermore, the shape of the experimentally extracted force curves was shown to deviate from that calculated using the 6-12 Lennard-Jones potential, having weaker attraction at larger tip–sample separation distances and weaker repulsion at smaller tip–sample separation distances. This methodology represents the first experimental technique in which material interaction potential parameters were verified over a range of tip–sample separation distances for a tip apex of arbitrary geometry.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».