Введение
Глава 1 Применение методов сканирующей зондовой микроскопии для исследования силовых взаимодействий в контактах зонд-поверхность
1.1 Принципы сканирующей зондовой микроскопии 10
1.2 Контактные квазистатические методы 14
1.3 Динамические методы 16
1.4 Типы силовых взаимодействий 18
1.4.1 Бесконтактные силы 22
1.4.2 Контактные силы 27
1.4.3 Капиллярные силы 29
1.4.4 Силы в пространственно ограниченных жидкостях и адсорбированных жидких слоях
1.5 Экспериментальные результаты, полученные методом контактной силовой спектроскопии
1.5.1 Контактные силы и упругие свойства 32
1.5.2 Определение констант Гамакера 34
1.5.3 Капиллярные силы и адгезия 35
1.5.4 Применения сканирующей емкостной микроскопии (СЕМ), микроскопии зонда Кельвина(МЗК) и электростатической силовой микроскопии (ЭСМ)
1.6 Выводы к главе 1 41
Глава 2 Методики контактной и бесконтактной силовой микроскопии 42
2.1 Система управления АСМ в контактном режиме 42
2.2 Формирование и методика регистрации силовой кривой подвода-отвода (деформация -перемещение)
2.3 Формирование сигналов в динамических режимах бесконтактной и полуконтактной АСМ
2.4 Система управления АСМ в динамическом режиме 53
2.5 Формирование сигналов в динамических электростатических режимах зондовой микроскопии 55
2.6 Механические характеристики зондов 58
2.7 Подготовка и характеристики образцов 63
2.8 Выводы к главе 2 64
Глава 3 Экспериментальное исследование взаимодействий зонд- поверхность методом контактной силовой спектроскопии (КСС)
3.1 Проблемы калибровки зависимостей фототок -перемещение (сила -перемещение) и выбора оптимальных режимов АСМ
3.2 Топография поверхности материалов и силовые кривые подвода-отвода
3.2.1 Пиролитический графит 67
3.2.2 Металлические пленки на кремниевых подложках 76
3.2.3 Искусственный алмаз, поликор, кремний 80
3.2.4 Полимерные материалы 85
3.3 Измерения в воде 89
3.4 Выводы к главе 3 93
Глава 4 Обработка результатов измерений силовых кривых подвода- 94 отвода и их теоретическая интерпретация
4.1 Предварительная обработка и статистическое усреднение кривых подвода -отвода (фототок -перемещение)
4.2 Интерпретация контактного участка кривой подвода. Калибровка фототок -сила
4.3 Исследование модулей упругости 105
4.4 Интерпретация бесконтактного участка кривой подвода 117
4.4.1 Идентификация электростатических сил и определение формы зонда
4.4.2 Сравнение калибровок фототока по электростатической силе и по контактной линии
4.4.3 Идентификация Ван -дер -Ваальсовых сил и определение констант Гамакера
4.4.4 Влияние водной (окисной) пленки на измерения ВдВ сил на воздухе
4.5 Участок адгезионно -капиллярного гистерезиса 130
4.6 Анализ ошибок измерений 132
4.7 Выводы к главе 4 134 Выводы ко всей работе 136
Список литературы 137
Приложение 1 150
Приложение 2 165
