danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2024-68-6-513-518dan-1228Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESВлияние жесткости и добротности зонда на характеристики его колебаний в динамическом режиме работы атомно-силового микроскопаInfluence of the probe spring constant and the quality factor on its oscillation characteristics in dynamic mode of atomic force microscopyАбетковскаяС. О.AbetkovskaiaS. O.

Абетковская Светлана Олеговна – научный сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Abetkovskaia Sviatlana O. – Researcher

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk

abetkovskaia@mail.ruЧижикС. А.ChizhikS. A.

Чижик Сергей Антонович – академик, д-р техн. наук, профессор, заведующий отделением

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Chizhik Sergei A. – Academician, D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Department

15, P. Brovka Str., 220072, Minsk

chizhik_sa@tut.byИнститут тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиA. V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202408012025686513518Copyright © Абетковская С.О., Чижик С.А., 20252025Абетковская С.О., Чижик С.А.Abetkovskaia S.O., Chizhik S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1228

В работе приведены результаты математического моделирования динамической атомно-силовой микроскопии (АСМ). Исследовано влияние жесткости и добротности АСМ-зонда на амплитуду, сдвиг фазы колебаний его острия в режиме полуконтактного взаимодействия с поверхностью материала. Рассчитаны глубины деформирования материала зондом. Также показано влияние амплитуды колебаний пьезогенератора, вынуждающего зонд осциллировать, на характеристики колебаний зонда. 

The work presents the results of mathematical simulation of dynamic atomic force microscopy (AFM). Influences of spring constant, the quality factor of AFM-probe on its vibration amplitude and phase shifts are studied for semi-contact interaction of tip probe and sample surface. The deformation depths of sample by probe are calculated. Also the influence of oscillation amplitude of piezogenerator, which forces probe vibration, on the characteristics of probe oscillation is shown. 

атомно-силовая микроскопияАСМдинамический режимзондколебаниямодель Джонсона–Кенделла–Робертсажесткость зондадобротность зондаамплитуда колебаний пьезогенератораглубина деформирования материалаatomic force microscopyAFMdynamic modeprobeoscillationthe Johnson–Kendall–Roberts modelprobe spring constantthe probe quality factoroscillation amplitude of piezogeneratordeformation depth of materialРабота выполнена в рамках задания 3.03.3 ГПНИ «Конвергенция–2025» на 2021–2025 гг.The work is performed within the framework of the project 3.03.3 of the State program of scientific research “Convergence–2025” for 2021–2025.ReferencesProbes by “NT-MDT”. Available at: https://ntmdt-russia.com/products/probes/ (accessed 5 September 2024) (in Russian).Probes by “NT-MDT”. Available at: https://ntmdt-russia.com/products/probes/ (accessed 5 September 2024) (in Russian).AFM probes and accessories. Tipsnano. Available at: https://tipsnano.com/ (accessed 5 September 2024).AFM probes and accessories. Tipsnano. Available at: https://tipsnano.com/ (accessed 5 September 2024).AFM Probes, Tips and Cantilevers. Bruker. Available at: https://www.brukerafmprobes.com/ (accessed 5 September 2024).AFM Probes, Tips and Cantilevers. Bruker. Available at: https://www.brukerafmprobes.com/ (accessed 5 September 2024).AFM tips catalog. OPUS. Available at: https://www.opustips.com/afm-tips-catalog (accessed 5 September 2024).AFM tips catalog. OPUS. Available at: https://www.opustips.com/afm-tips-catalog (accessed 5 September 2024).TED PELLA, Inc. Microscopy products for science and industry. Available at: https://www.tedpella.com/probes_html/ budgetsensors.aspx (accessed 5 September 2024).TED PELLA, Inc. Microscopy products for science and industry. Available at: https://www.tedpella.com/probes_html/ budgetsensors.aspx (accessed 5 September 2024).AFM tips catalog. Available at: https://www.nanosensors.com/afm-tips-catalog (accessed 5 September 2024).AFM tips catalog. Available at: https://www.nanosensors.com/afm-tips-catalog (accessed 5 September 2024).García R., Pérez P. Dynamic atomic force microscopy methods. Surface Science Reports, 2002, vol. 47, no. 6–8, pp. 197–301. https://doi.org/10.1016/s0167-5729(02)00077-8García R., Pérez P. Dynamic atomic force microscopy methods. Surface Science Reports, 2002, vol. 47, no. 6–8, pp. 197–301. https://doi.org/10.1016/s0167-5729(02)00077-8Abetkovskaia S. О., Laktushina Т. V., Chizhik S. А. Optimization of probes operating parameters in dynamic semicontact atomic force microscopy. Teplo- i massoperenos – 2013: sbornik nauchnykh trudov [Heat and mass transfer – 2013: scientific papers]. Minsk, 2013, pp. 250–264 (in Russian).Abetkovskaia S. О., Laktushina Т. V., Chizhik S. А. Optimization of probes operating parameters in dynamic semicontact atomic force microscopy. Teplo- i massoperenos – 2013: sbornik nauchnykh trudov [Heat and mass transfer – 2013: scientific papers]. Minsk, 2013, pp. 250–264 (in Russian).Abetkovskaia S. О., Chizhik S. А. Dynamic force spectroscopy of “soft” materials. Teplo- i massoperenos – 2007: sbornik nauchnykh trudov [Heat and mass transfer – 2007: scientific papers]. Minsk, 2007, pp. 323–330 (in Russian).Abetkovskaia S. О., Chizhik S. А. Dynamic force spectroscopy of “soft” materials. Teplo- i massoperenos – 2007: sbornik nauchnykh trudov [Heat and mass transfer – 2007: scientific papers]. Minsk, 2007, pp. 323–330 (in Russian).Johnson К. Mechanics of contact interaction: translation from English. Мoscow, 1989. 510 p. (in Russian).Johnson К. Mechanics of contact interaction: translation from English. Мoscow, 1989. 510 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.