Quantitative Mechanical Properties of Carbon-based Surfaces Examined through Analysis of Cantilever Dynamics in Atomic Force Microscopy
Notice bibliographique
Résumé
Mechanical properties of nanomaterials have been at the forefront of recent scientific interest, as a reduction in the feature size of these materials can introduce a significant improvement in their mechanical properties. To investigate the nanoscale mechanical properties, researchers have employed a variety of instruments and techniques such as nanoindentation and dynamic atomic force microscopy (AFM). Although these techniques have been successful in providing a qualitative assessment of the mechanical properties of the surfaces, quantification of the experimental data has been hindered due to the lack of precisely calibrated data. Additionally, novel applications of nanomaterials require high spatial and temporal resolution in their mechanical properties, which have not been achieved in current characterization methods. To begin to address these issues, dynamic AFM was operated under ultrahigh vacuum (UHV) conditions to determine the elastic modulus of the novel materials down to the atomic length-scale. Considering the cantilever shape in a dynamic contact, calibration of the experimental data was implemented to extract a quantitative elastic modulus and a spatially-resolved map of this value on graphite and graphene surface. The developed experimental technique and calibration method were verified through the comparison with both analytical and simulation models of the surface. Following the quantification of the high spatial resolution of mechanical properties of two-dimensional materials, an advanced technique is introduced and developed to measure the variation of the mechanical properties through the spectral/frequency analysis of the conventional static cantilever bending data acquired at high sampling rates on the order of ∼1 MHz. The results of this dissertation are promising as they confirm the ability of these techniques to provide high-fidelity in spatial resolution of the mechanical properties of nanomaterials. Furthermore, they can be used in several industries such as aerospace, design and manufacturing, and microelectromechanical systems (MEMS), where the techniques can be utilized for the more efficient assessment of the functionality of nanomaterials in such applications. Furthermore, the results of this research demonstrate the importance of frequency analysis in advanced microscopy techniques.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 ».