Simulation and measurements for the substance identification by AFM

Due to nanotechnology development, there is a strong pressure on research in nanoscale in various environments. An Atomic Force Microscope (AFM) allows to investigate topography of the sample and give some information about it’s chemical composition. During the last two decades, the number of possible applications of AFM increased considerably. The AFM investigates the forces between the applied tip and the sample atoms. These forces are described by Lennard-Jones function. The paper presents a theoretical framework that explains a use of the AFM and presents the recorded signals, applied for substance characterization. Moreover, the preliminary results of the quartz surface measurements are enclosed. The presented way of the collected data analysis shows how to get parameters of the Lennard-Jones function, characteristic for the investigated sample.

W związku z rozwojem nanotechnologii, znacząco wzrosła potrzeba badań mikroskopijnych obiektów. Do takich celów służy mikroskop sił atomowych (AFM), który umożliwia badania topografii próbki oraz dostarcza informacji o jej składzie chemicznym. W ciągu ostatnich dwóch dekad liczba możliwych zastosowań AFM znacznie wzrosła. Mikroskop AFM bada siły oddziałujące między atomami igły skanującej a powierzchnią próbki. Siły te opisuje funkcja Lennard-Jonesa. W pracy przedstawiono teoretyczne podstawy działania mikroskopu sił atomowych oraz rejestrowane sygnały, służące do identyfikacji badanej substancji. Przykładowe badania wykonano na próbce kwarcu. Przyjęty sposób analizy danych pokazuje, jak uzyskać parametry funkcji Lennard-Jonesa, charakterystycznych dla badanej próbki.