Bezkontaktní mikroskopie atomových sil - Non-contact atomic force microscopy

Obrázek služby DFM naftalenetetrakarboxylová diimid molekuly na stříbře interagující prostřednictvím vodíkové vazby (77 K). Velikost obrázku 2 × 2 nm. Dolní obrázek ukazuje atomový model (barvy: šedá, uhlíková; bílá, vodík; červená, kyslík; modrá, dusík).[1]

Bezkontaktní mikroskopie atomových sil (nc-AFM), také známý jako dynamická silová mikroskopie (DFM), je režim mikroskopie atomové síly, což je samo o sobě typ mikroskopie skenovací sondy. V nc-AFM se ostrá sonda pohybuje blízko (řádově Angstromové ) na studovaný povrch, pak je sonda rastr naskenován napříč povrchem je obraz poté sestaven ze silových interakcí během skenování. Sonda je připojena k rezonátoru, obvykle křemíku konzola nebo a křemenný rezonátor. Během měření je senzor řízený aby to oscilovalo. Sílové interakce se měří buď měřením změny amplitudy oscilace při konstantní frekvenci těsně před rezonancí (amplitudová modulace), nebo měřením změny rezonanční frekvence přímo pomocí zpětnovazebního obvodu (obvykle fázově uzavřená smyčka ) vždy řídit snímač na rezonanci (frekvenční modulace).

Provozní režimy

Níže jsou popsány dva nejběžnější režimy provozu nc-AFM, frekvenční modulace (FM) a amplitudová modulace (AM).

Frekvenční modulace

Schematické znázornění příkladu nastavení FM-AFM pomocí křemíkové konzoly v ultravysokém vakuu a PLL pro fázovou detekci a generování budicího signálu. Velmi malý hrot je namontován na oscilační konzole (1), která je v blízkosti vzorku (v tomto případě je konzola pod vzorkem). Oscilace konzoly se mění při interakci mezi špičkou a vzorkem a je detekována laserovým paprskem (2) zaměřeným na zadní stranu konzoly. Odražený paprsek putuje zrcadly do detektoru citlivého na polohu (PSD) (3). Signál PSD je zesílen předzesilovačem. Regulace amplitudy (4) měří amplitudu A tohoto signálu a zpětnovazební smyčka ji porovnává s požadovanou hodnotou a určuje zesílení (rozptyl Γ) budicího signálu (6) pro konzolu, která je přiváděna na třesoucí se piezo. K měření aktuální rezonanční frekvence se používá fázově uzavřená smyčka (PLL) (5). Jeho napěťově řízený oscilátor (VCO) produkuje budicí signál (6) pro konzolu. Zjištěný frekvenční posun ∆f je předán do další zpětnovazební smyčky (7), která udržuje konstantní frekvenční posun změnou vzdálenosti mezi špičkou a povrchem (poloha z) změnou napětí přiváděného na piezoelektrickou trubici.[2]

Mikroskopie atomové síly s frekvenční modulací, kterou zavedli Albrecht, Grütter, Horne a Rugar v roce 1991,[3] je režim nc-AFM, kde je změna rezonanční frekvence senzoru sledována přímo, vždy vzrušením senzoru na rezonance. Pro udržení buzení na rezonanci musí elektronika udržovat 90 ° fázový rozdíl mezi buzením a odezvou senzoru. To se provádí buď pohonem senzoru pomocí vychylovací signál fáze posunutá o 90 °, nebo pomocí pokročilé smyčky fázového závěsu, která může zablokovat určitou fázi.[4] Mikroskop pak může použít změnu rezonanční frekvence (f) jako referenční kanál SPM, buď v režim zpětné vazby, nebo to lze zaznamenat přímo v režim konstantní výšky.

Během záznamu frekvenčně modulovaných obrazů se obvykle používá další zpětnovazební smyčka k udržení konstantní amplitudy rezonance úpravou amplitudy pohonu. Zaznamenáním amplitudy pohonu během skenování (obvykle označovaného jako tlumicí kanál, protože potřeba vyšší amplitudy pohonu odpovídá většímu tlumení v systému) se zaznamená doplňkový obraz, který ukazuje pouze nekonzervativní síly. To umožňuje oddělit konzervativní a nekonzervativní síly v experimentu.

Amplitudová modulace

Změna rezonanční frekvence snímače AFM řízeného rezonancí (režim modulace amplitudy) způsobí změnu amplitudy.

Amplitudová modulace byla jedním z původních provozních režimů, které uvedli Binnig a Quate ve svém seminárním článku AFM z roku 1986,[5] v tomto režimu je senzor vzrušený právě z rezonance. Budením senzoru těsně nad jeho rezonanční frekvencí je možné detekovat síly, které mění rezonanční frekvenci, monitorováním amplitudy oscilace. Atraktivní síla na sondu způsobí snížení rezonanční frekvence senzorů, takže hnací frekvence je dále od rezonance a amplituda klesá, u odpudivé síly je to naopak. Řídicí elektronika mikroskopů pak může použít amplitudu jako referenční kanál SPM, ať už v režim zpětné vazby, nebo to lze zaznamenat přímo v režim konstantní výšky.

Amplitudová modulace může selhat, pokud se během experimentu změní nekonzervativní síly (tlumení), protože to změní amplitudu samotného rezonančního píku, což bude interpretováno jako změna rezonanční frekvence.[Citace je zapotřebí ] Dalším potenciálním problémem s amplitudovou modulací je, že náhlá změna na odpudivější (méně atraktivní) sílu může posunout rezonanci kolem frekvence pohonu a způsobit její opětovné snížení. V režimu konstantní výšky to povede pouze k artefaktu obrazu, ale v režimu zpětné vazby to bude zpětná vazba číst jako silnější přitažlivá síla, což způsobí pozitivní zpětnou vazbu, dokud zpětná vazba nebude nasycena.

Výhodou amplitudové modulace je, že existuje pouze jedna zpětnovazební smyčka (topografická zpětnovazební smyčka) ve srovnání se třemi ve frekvenční modulaci (fázová / frekvenční smyčka, amplitudová smyčka a topografická smyčka), což výrazně usnadňuje provoz i implementaci. Amplitudová modulace se však ve vakuu používá jen zřídka Q senzoru je obvykle tak vysoký, že senzor mnohokrát osciluje, než se amplituda usadí na novou hodnotu, čímž zpomalí provoz.

Senzory

Křemíkový mikrokanilátor

Křemíkové mikrokontroléry se používají jak pro kontaktní AFM, tak pro nc-AFM. Křemíkové mikrokanilery se vyrábějí z leptání malých (~ 100 × 10 × 1 μm) obdélníkových, trojúhelníkových nebo tvaru V konzoly z nitridu křemíku. Původně byly vyráběny bez integrovaných špiček a kovové špičky musely být odpařovány,[6] později byla nalezena metoda integrace špiček do procesu výroby konzoly.[7]

Konzoly nc-AFM mají tendenci mít vyšší ztuhlost, ~ 40 N / m, a rezonanční frekvence, ~ 200 kHz, než kontaktní konzoly AFM (s tuhostí ~ 0,2 N / m a rezonančními frekvencemi ~ 15 kHz). Důvodem vyšší tuhosti je zastavit přichycení sondy ke kontaktu s povrchem kvůli Van der Waalsovy síly.[8]

Špičky křemíkového mikrokanilátu mohou být potaženy pro specifické účely, jako jsou feromagnetické povlaky pro použití jako mikroskop s magnetickou silou. Podle doping křemík, může být senzor vodivý, aby umožňoval simultánní skenovací tunelovací mikroskopie (STM) a nc-AFM.[9]

qPlus senzor

Schéma snímače qPlus. Červené a modré oblasti představují dvě zlaté elektrody na křemíkové ladičce (světle žlutá).

Senzor qPlus se používá v mnoha ultravysoké vakuum nc-AFM. Senzor byl původně vyroben z křemenná ladička z náramkových hodinek. Na rozdíl od snímače křemenné ladičky, který se skládá ze dvou spojených prstů, které oscilují proti sobě, má senzor qPlus pouze jeden prst, který osciluje. Ladička je nalepena na držáku tak, že je jeden hrot ladičky znehybněn, a wolfram drát, vyleptaný tak, aby měl ostrý vrchol, je pak přilepen k volnému hrotu.[10] Senzor byl vyvinut v roce 1996[11] fyzik Franz J. Giessibl. Vychylovací signál AFM je generován piezoelektrický jev, a lze je odečíst ze dvou elektrod na ladičce.

Jelikož je vodič wolframového hrotu vodivý, lze senzor použít pro kombinovaný provoz STM / nc-AFM. Špička může být buď elektricky připojena k jedné z elektrod ladičky, nebo k samostatnému tenkému zlatému drátu (průměr ~ 30 μm).[12] Výhodou samostatného drátu je, že se může zmenšit cross-talk mezi proudem tunelu a vychylovacími kanály, avšak vodič bude mít svou vlastní rezonanci, která může ovlivnit rezonanční vlastnosti snímače. Nové verze snímače qPlus s jednou nebo několika integrovanými servisními elektrodami, jak je navrženo v odkazu [13] a implementováno v [14]vyřešit tento problém. The Bergmanova reakce byl nedávno zobrazen skupinou IBM v Curychu pomocí takového senzoru qPlus s integrovanou STM elektroce.[15]

Senzor má mnohem vyšší tuhost než křemíkové mikrokontroléry, ~ 1800 N / m[16] (Umístění hrotu dále dolů po hrotu může vést k vyšší tuhosti ~ 2600 N / m[17]). Tato vyšší tuhost umožňuje vyšším silám před kontaktem s nestabilitami kontaktu. Rezonanční frekvence senzoru qPlus je obvykle nižší než rezonanční křemíkový mikrokontrolér, ~ 25 kHz (sledovací ladičky mají před umístěním špičky rezonanční frekvenci 32 768 kHz). Na rychlost provozu má vliv několik faktorů (zejména hluk detektoru a vlastní frekvence).[18] Senzory qPlus s dlouhými dráty hrotu, které se blíží délce senzoru, zobrazují pohyb vrcholu, který již není kolmý k povrchu, a tak snímá síly jiným než očekávaným směrem.[19]

Ostatní senzory

Před vývojem silikonového mikrokanilátu zlatá fólie[5] nebo wolframové dráty[20] byly použity jako AFM senzory. Byla použita řada návrhů rezonátorů z křemenného krystalu,[21][22] nejznámější je výše zmíněný senzor qPlus. Nový vývoj, kterému se dostává pozornosti, je KolibriSensor,[23] pomocí délkového extenzního křemenného rezonátoru s velmi vysokou rezonanční frekvencí (~ 1 MHz), která umožňuje velmi rychlý provoz.

Měření síly

Silová spektroskopie

Silová spektroskopie je metoda pro měření sil mezi špičkou a vzorkem. V této metodě je topografická zpětnovazební smyčka deaktivována a špička je nakloněna směrem k povrchu, pak zpět. Během rampy se zaznamenává posun amplitudy nebo frekvence (v závislosti na provozním režimu), aby se zobrazila síla interakce v různých vzdálenostech. Silová spektroskopie byla původně prováděna v režimu amplitudové modulace,[24] ale nyní se běžněji provádí ve frekvenční modulaci. Síla není přímo měřena během měření spektroskopií, místo toho je měřen frekvenční posun, který musí být poté převeden na sílu. Frekvenční posun lze vypočítat,[8] podle:

kde je oscilace hrotu z jeho rovnovážné polohy, a jsou tuhost senzorů a rezonanční frekvence a je amplituda oscilace. Úhlové závorky představují průměr jednoho oscilačního cyklu. Přeměna měřícího kmitočtového posunu na sílu, která je nezbytná během skutečného experimentu, je však mnohem komplikovanější. Pro tuto konverzi se běžně používají dvě metody, Sader-Jarvisova metoda[25] a Giessiblova maticová metoda.[26]

Pro měření chemických sil musí být účinek sil dlouhého dosahu van der Waalsovy síly odečten od údajů o frekvenčním posunu. Původně to bylo provedeno přizpůsobením zákonu síly dlouhému „ocasu“ spektra (když je hrot daleko od povrchu) a jeho extrapolací přes interakci na krátkou vzdálenost (hrot blízko povrchu). Tato armatura je však velmi citlivá na to, kde je zvoleno rozhraní mezi silami dlouhého a krátkého dosahu, což vede k výsledkům pochybné přesnosti. Nejvhodnější metodou je obvykle provést dvě spektroskopická měření, jedno na kterékoli studované molekule a druhé nad spodní částí čistého povrchu, poté přímo odečíst druhé od prvního. Tato metoda není použitelná pro studované objekty na rovném povrchu, protože nemusí existovat žádná spodní část.

Mřížková spektroskopie

Gridová spektroskopie je rozšíření silové spektroskopie popsané výše. V mřížkové spektroskopii se v mřížce nad povrchem odebírá více silových spekter, aby se vytvořila trojrozměrná silová mapa nad povrchem. Tyto experimenty mohou trvat značnou dobu, často přes 24 hodin, takže mikroskop je obvykle chlazen tekuté hélium nebo je použita metoda sledování atomu pro korekci driftu.[27]

Měření boční síly

Je možné provádět měření boční síly pomocí sondy nc-AFM oscilační kolmo k studovanému povrchu.[28] Tato metoda používá podobnou metodu k vynucení spektroskopie kromě toho, že se hrot pohybuje rovnoběžně s povrchem, zatímco se zaznamenává frekvenční posun, který se opakuje ve více výškách nad povrchem, začíná daleko od povrchu a přibližuje se. Po jakékoli změně povrchu, například pohybu atomu na povrchu, je experiment zastaven. To ponechává 2D mřížku měřených frekvenčních posunů. Pomocí vhodného výpočtu silové spektroskopie lze každý z vektorů vertikálního frekvenčního posunu převést na vektor sil v z-směr, čímž se vytvoří 2D mřížka vypočítaných sil. Tyto síly lze vertikálně integrovat a vytvořit tak 2D mapu potenciálu. Potom je možné horizontálně rozlišit potenciál pro výpočet bočních sil. Jelikož se tato metoda spoléhá na těžké matematické zpracování, při kterém každý stav předpokládá svislý pohyb špičky, je důležité, aby senzor nebyl pod úhlem a aby délka špičky byla ve srovnání s délkou senzoru velmi krátká.[19]Přímé měření bočních sil je možné pomocí torzního režimu se silikonovým nosníkem [29] nebo orientací senzoru k oscilaci rovnoběžně s povrchem.[30] Použitím druhé techniky Weymouth et al. měřil malou interakci dvou molekul CO a také boční tuhost hrotu zakončeného CO.[31]

Submolekulární zobrazování

Ilustrace interakce mezi špičkou AFM zakončenou CO a vzorkem. (1) Špička je daleko od červeného adatomu a nevykazuje žádné ohnutí. (2) Když se špička přiblíží k adatomu, interakce způsobí ohnutí molekuly CO, což ovlivní kvalitu dosažitelného topografického obrazu.

Submolekulárního rozlišení lze dosáhnout v režimu konstantní výšky. V tomto případě je zásadní pracovat s konzolou při malých, dokonce sub-Ångströmových amplitudách oscilace. Frekvenční posun je pak nezávislý na amplitudě a je nejcitlivější na síly krátkého dosahu,[32] možná poskytující kontrast atomového měřítka v krátké vzdálenosti špičky a vzorku. Požadavek na malou amplitudu je u snímače qplus splněn. Konzoly založené na čidlech qplus jsou mnohem tužší než běžné křemíkové konzoly, což umožňuje stabilní provoz v režimu negativní síly bez nestability.[33] Další výhodou tuhého konzoly je možnost měřit tunelový proud STM při provádění experimentu AFM, což poskytuje doplňková data pro obrázky AFM.[16]

Pro zvýšení rozlišení do skutečně atomového měřítka může být vrchol konzolového hrotu funkcionalizován atomem nebo molekulou dobře známé struktury a vhodných charakteristik. Funkcionalizace špičky se provádí vyzvednutím vybrané částice na konec špičky špičky. Molekula CO se ukázala jako prominentní volba pro funkčnost špičky,[34] ale byly studovány i další možnosti, například atomy Xe. Ukázalo se, že reaktivní atomy a molekuly, jako jsou halogeny Br a Cl nebo kovy, nepůsobí stejně dobře pro zobrazovací účely.[35] S vrcholem inertního hrotu je možné se přiblížit ke vzorku za stále stabilních podmínek, zatímco reaktivní hrot má větší šanci náhodně pohnout nebo zachytit atom ze vzorku. Atomový kontrast je dosažen v oblasti odpudivé síly v blízkosti vzorku, kde je frekvenční posun obecně přičítán Pauliho odpuzování v důsledku překrývajících se vlnových funkcí mezi špičkou a vzorkem.[34][36][37] Van der Waalsova interakce na druhou stranu pouze přidává rozptýlené pozadí celkové síle.

Během sběru se molekula CO orientuje tak, že se atom uhlíku připojí ke špičce kovové sondy.[38] [39] Molekula CO se díky své lineární struktuře může ohýbat, zatímco během skenování zažívá různé síly, jak je znázorněno na obrázku. Tento ohyb se jeví jako hlavní příčina zlepšení kontrastu,[34][36] ačkoli to není obecný požadavek na atomové rozlišení pro různé zakončení hrotu, jako je jediný atom kyslíku, který vykazuje zanedbatelné ohýbání.[40] Navíc ohýbání molekuly CO přispívá k obrazům, což může způsobit vazebné rysy v místech, kde žádné vazby neexistují.[36][41] Měli bychom tedy být opatrní při interpretaci fyzického významu obrazu získaného s molekulou ohybového hrotu, jako je CO.

Pozoruhodné výsledky

nc-AFM byla první formou AFM k dosažení obrazů se skutečným atomovým rozlišením, spíše než průměrováním na více kontaktech, a to jak na nereaktivních, tak na reaktivních površích.[32]nc-AFM byla první forma mikroskopie k dosažení obrázků v subatomárním rozlišení, původně na špičkových atomech [42] a později na jednotlivých železných adatomech na mědi.[43]nc-AFM byla první technika pro přímé zobrazení chemických vazeb v reálném prostoru, viz vložený obrázek. Tohoto řešení bylo dosaženo vyzvednutím jediného CO molekula na vrcholu špičky. nc-AFM byla použita ke zkoumání silové interakce mezi jedním párem molekul.[44]

Reference

  1. ^ Sweetman, A. M .; Jarvis, S. P .; Sang, Hongqian; Lekkas, I .; Rahe, P .; Wang, Yu; Wang, Jianbo; Champness, N.R .; Kantorovich, L .; Moriarty, P. (2014). „Mapování silového pole sestavy vodíkové vazby“. Příroda komunikace. 5: 3931. Bibcode:2014NatCo ... 5.3931S. doi:10.1038 / ncomms4931. PMC  4050271. PMID  24875276.
  2. ^ Kling, Felix (2016). Difúze a tvorba struktury molekul na kalcitu (104) (PhD). Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
  3. ^ Albrecht, T. R .; Grütter, P .; Horne, D .; Rugar, D. (1991). "Detekce frekvenční modulace pomocí konzol s vysokým Q pro zvýšení citlivosti silového mikroskopu". Journal of Applied Physics. 69 (2): 668. Bibcode:1991JAP .... 69..668A. doi:10.1063/1.347347. ISSN  0021-8979.
  4. ^ Nony, Laurent; Baratoff, Alexis; Schär, Dominique; Pfeiffer, Oliver; Wetzel, Adrian; Meyer, Ernst (2006). „Simulátor mikroskopie bezkontaktní atomové síly s detekcí a buzením řízeným fázovou smyčkou“. Fyzický přehled B. 74 (23): 235439. arXiv:fyzika / 0701343. Bibcode:2006PhRvB..74w5439N. doi:10.1103 / PhysRevB.74.235439. ISSN  1098-0121. S2CID  39709645.
  5. ^ A b Binnig, G .; Quate, C. F .; Gerber, C (1986). "Atomic Force Microscope". Dopisy o fyzické kontrole. 56 (9): 930–933. Bibcode:1986PhRvL..56..930B. doi:10.1103 / PhysRevLett.56.930. ISSN  0031-9007. PMID  10033323.
  6. ^ Akamine, S .; Barrett, R. C .; Quate, C. F. (1990). Msgstr "Vylepšené snímky mikroskopů s atomovou silou využívající mikrokanilery s ostrými hroty". Aplikovaná fyzikální písmena. 57 (3): 316. Bibcode:1990ApPhL..57..316A. doi:10.1063/1.103677.
  7. ^ Albrecht, T. R. (1990). "Mikrofabrikace konzolových doteků pro mikroskop atomové síly". Journal of Vacuum Science and Technology A. 8 (4): 3386–3396. doi:10.1116/1.576520.
  8. ^ A b Giessibl, Franz (1997). „Síly a frekvenční posuny v mikroskopii s dynamickým působením atomového rozlišení“. Fyzický přehled B. 56 (24): 16010–16015. Bibcode:1997PhRvB..5616010G. doi:10.1103 / PhysRevB.56.16010.
  9. ^ Giessibl, F. J .; Trafas, B. M. (1994). "Piezorezistivní konzoly použité pro skenování tunelování a skenovací silový mikroskop v ultravysokém vakuu". Recenze vědeckých přístrojů. 65 (6): 1923. Bibcode:1994RScI ... 65.1923G. doi:10.1063/1.1145232.
  10. ^ Giessibl, Franz J. (1998). „Vysokorychlostní snímač síly pro silovou mikroskopii a profilometrii využívající křemennou ladičku“ (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. 73 (26): 3956–3958. Bibcode:1998ApPhL..73.3956G. doi:10.1063/1.122948.
  11. ^ Giessibl, Franz J. „Vorrichtung zum beruehrungslosen Abtasten einer Oberflaeche und Verfahren dafuer“. Německý patent DE 19633546, 20. srpna 1996, publikovaný 26. února 1998.
  12. ^ Majzik, Zsolt; Setvín, Martin; Bettac, Andreas; Feltz, Albrecht; Cháb, Vladimír; Jelínek, Pavel (2012). „Simultánní měření proudu, síly a rozptylu na povrchu Si (111) 7 × 7 s optimalizovanou technikou qPlus AFM / STM“. Beilstein Journal of Nanotechnology. 3: 249–259. doi:10,3762 / bjnano.3.28. PMC  3323914. PMID  22496998.
  13. ^ Giessibl, Franz J. "Senzor pro bezkontaktní profilování povrchu" US patent 8 393 009 , prioritní datum 23. listopadu 2010, vydané 5. března 2013
  14. ^ Giessibl, Franz J. „Senzor qPlus, výkonné jádro pro mikroskop s atomovou silou“ Rev. Sci. Instrum. 90, 011101, 2019 https://doi.org/10.1063/1.5052264
  15. ^ https://www.youtube.com/watch?v=OOkbt16M3Mg
  16. ^ A b Giessibl, Franz J. (2000). „Atomic resolution on Si (111) - (7 × 7) by uncontact atomic force microscopy with a force sensor based on a quartz tuning fork“ (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. 76 (11): 1470–1472. Bibcode:2000ApPhL..76,1470G. doi:10.1063/1.126067.
  17. ^ Sweetman, A .; Jarvis, S .; Danza, R .; Bamidele, J .; Kantorovich, L .; Moriarty, P. (2011). „Manipulace s Si (100) při 5 K pomocí mikroskopie s modulovanou frekvencí atomové síly qPlus: Role defektů a dynamiky v mechanickém přepínání atomů“. Fyzický přehled B. 84 (8): 085426. Bibcode:2011PhRvB..84h5426S. doi:10.1103 / PhysRevB.84.085426.
  18. ^ Giessibl, Franz; Pielmeier, Florian; Eguchi, Toyoaki; An, Toshio; Hasegawa, Yukio (2013). "Porovnání silových senzorů pro mikroskopii atomové síly na základě křemenných ladiček a rezonátorů prodlužujících délku". Fyzický přehled B. 84 (12): 125409. arXiv:1104.2987. Bibcode:2011PhRvB..84l5409G. doi:10.1103 / PhysRevB.84.125409. S2CID  22025299.
  19. ^ A b Stirling, Julian; Shaw, Gordon A (2013). „Výpočet vlivu geometrie hrotu na mikroskopii bezkontaktní atomové síly pomocí senzoru qPlus“. Beilstein Journal of Nanotechnology. 4: 10–19. doi:10,3762 / bjnano.4.2. PMC  3566854. PMID  23400392.
  20. ^ Meyer, Gerhard; Amer, Nabil M. (1988). "Nový optický přístup k mikroskopii atomových sil". Aplikovaná fyzikální písmena. 53 (12): 1045. Bibcode:1988ApPhL..53.1045M. doi:10.1063/1.100061.
  21. ^ Bartzke, K .; Antrack, T .; Schmidt, K. H .; Dammann, E .; Schatterny, C. H. (1993). "Jehlový senzor a mikromechanický detektor pro mikroskopii atomové síly". International Journal of Optoelectronics. 8 (5/6): 669.
  22. ^ Heyde, M .; Kulawik, M .; Rust, H.-P .; Freund, H.-J. (2004). "Senzor vidlice s dvojitým křemenem pro nízkoteplotní atomovou sílu a skenovací tunelovací mikroskopii". Recenze vědeckých přístrojů. 75 (7): 2446. Bibcode:2004RScI ... 75,2446H. doi:10.1063/1.1765753.
  23. ^ Torbrügge, Stefan; Schaff, Oliver; Rychen, Jörg (2010). "Aplikace KolibriSensor na kombinovanou tunelovou mikroskopii se skenováním s atomovým rozlišením a bezkontaktní zobrazování pomocí mikroskopie s atomovou silou". Journal of Vacuum Science and Technology B. 28 (3): C4E12. doi:10.1116/1.3430544.
  24. ^ Jarvis, S. P .; Yamada, H .; Yamamoto, S.-I .; Tokumoto, H .; Pethica, J. B. (1996). "Přímé mechanické měření interatomových potenciálů". Příroda. 384 (6606): 247–249. Bibcode:1996 Natur.384..247J. doi:10.1038 / 384247a0. S2CID  44480752.
  25. ^ Sader, John E .; Jarvis, Suzanne P. (2004). "Přesné vzorce pro interakční sílu a energii ve frekvenční modulační silové spektroskopii". Aplikovaná fyzikální písmena. 84 (10): 1801. Bibcode:2004ApPhL..84.1801S. doi:10.1063/1.1667267.
  26. ^ Giessibl, F. J. (2001). „Přímá metoda pro výpočet síly špičky – vzorku z frekvenčních posunů v mikroskopii atomové síly s frekvenční modulací“ (PDF). Aplikovaná fyzikální písmena. 78 (1): 123–125. Bibcode:2001ApPhL..78..123G. doi:10.1063/1.1335546.
  27. ^ Rahe, Philipp; Schütte, Jens; Schniederberend, Werner; Reichling, Michael; Abe, Masayuki; Sugimoto, Yoshiaki; Kühnle, Angelika (2011). „Flexibilní systém kompenzace driftu pro přesné 3D mapování sil v náročných prostředích driftu“. Recenze vědeckých přístrojů. 82 (6): 063704. Bibcode:2011RScI ... 82f3704R. doi:10.1063/1.3600453. PMID  21721699.
  28. ^ Ternes, M .; Lutz, C. P .; Hirjibehedin, C. F .; Giessibl, F. J .; Heinrich, A. J. (2008). „Síla potřebná k pohybu atomu na povrchu“ (PDF). Věda. 319 (5866): 1066–1069. Bibcode:2008Sci ... 319.1066T. doi:10.1126 / science.1150288. PMID  18292336. S2CID  451375.
  29. ^ Pfeiffer, O .; Bennewitz, R. P .; Baratoff, A .; Meyer, E .; Grütter, P. J. (2002). "Měření boční síly v dynamické silové mikroskopii". Fyzický přehled B. 65 (16): 161403 (R). Bibcode:2002PhRvB..65p1403P. doi:10.1103 / fyzrevb.65.161403.
  30. ^ Giessibl, F.J .; Herz, M. P .; Mannhart, J. (2002). „Tření sledováno k jedinému atomu“. PNAS. 99 (16): 12006–10. Bibcode:2002PNAS ... 9912006G. doi:10.1073 / pnas.182160599. PMC  129388. PMID  12198180.
  31. ^ Weymouth, A.J .; Hofmann, T .; Giessibl, F.J. (2014). „Kvantifikace molekulární tuhosti a interakce s mikroskopií laterální síly“ (PDF). Věda. 343 (6175): 1120–2. Bibcode:2014Sci ... 343.1120W. doi:10.1126 / science.1249502. PMID  24505131. S2CID  43915098.
  32. ^ A b Giessibl, Franz J. (2003). "Pokroky v mikroskopii atomových sil". Recenze moderní fyziky. 75 (3): 949–983. arXiv:cond-mat / 0305119. Bibcode:2003RvMP ... 75..949G. doi:10.1103 / RevModPhys.75.949. S2CID  18924292.
  33. ^ Swart, Ingmar; Gross, Leo; Liljeroth, Peter (2011). „Jednomolekulární chemie a fyzika prozkoumána mikroskopií s nízkou teplotní skenovací sondou“. ChemInform. 42 (45): 9011–9023. doi:10.1002 / brada.201145278. ISSN  0931-7597. PMID  21584325.
  34. ^ A b C Gross, L .; Mohn, F .; Moll, N .; Liljeroth, P .; Meyer, G. (2009). "Chemická struktura molekuly vyřešená mikroskopií atomové síly". Věda. 325 (5944): 1110–1114. Bibcode:2009Sci ... 325.1110G. doi:10.1126 / science.1176210. PMID  19713523. S2CID  9346745.
  35. ^ Mohn, Fabian; Schuler, Bruno; Gross, Leo; Meyer, Gerhard (2013). „Různé tipy pro mikroskopii atomových sil s vysokým rozlišením a skenovací tunelovací mikroskopii jednotlivých molekul“. Aplikovaná fyzikální písmena. 102 (7): 073109. doi:10.1063/1.4793200. ISSN  0003-6951.
  36. ^ A b C Hapala, Prokop; Kichin, Georgy; Wagner, Christian; Tautz, F. Stefan; Temirov, Ruslan; Jelínek, Pavel (19. 8. 2014). "Mechanismus zobrazování STM / AFM s vysokým rozlišením s funkcionalizovanými hroty". Fyzický přehled B. 90 (8): 085421. arXiv:1406.3562. Bibcode:2014PhRvB..90h5421H. doi:10.1103 / fyzrevb.90.085421. ISSN  1098-0121. S2CID  53610973.
  37. ^ Moll, Nikolaj; Gross, Leo; Mohn, Fabian; Curioni, Alessandro; Meyer, Gerhard (22.12.2010). „Mechanismy podporující zvýšené rozlišení mikroskopie atomových sil s funkcionalizovanými špičkami“. New Journal of Physics. 12 (12): 125020. doi:10.1088/1367-2630/12/12/125020. ISSN  1367-2630.
  38. ^ Lee, H. J. (1999-11-26). "Tvorba a charakterizace jednoho vazu pomocí skenovacího tunelového mikroskopu". Věda. 286 (5445): 1719–1722. doi:10.1126 / science.286.5445.1719. ISSN  0036-8075. PMID  10576735.
  39. ^ Bartels, L .; Meyer, G .; Rieder, K.-H .; Velic, D .; Knoesel, E .; Hotzel, A .; Wolf, M .; Ertl, G. (1998). "Dynamika elektronem indukované manipulace s jednotlivými molekulami CO na Cu (111)". Dopisy o fyzické kontrole. 80 (9): 2004–2007. doi:10.1103 / fyzrevlett.80.2004. hdl:21.11116 / 0000-0006-C419-1. ISSN  0031-9007.
  40. ^ Mönig, Harry; Hermoso, Diego R .; Díaz Arado, Oscar; Todorović, Milica; Timmer, Alexander; Schüer, Simon; Langewisch, Gernot; Pérez, Rubén; Fuchs, Harald (2015). "Submolekulární zobrazování bezkontaktní mikroskopií atomové síly s kyslíkovým atomem pevně spojeným s kovovou sondou". ACS Nano. 10 (1): 1201–1209. doi:10,1021 / acsnano.5b06513. ISSN  1936-0851. PMID  26605698.
  41. ^ Hämäläinen, Sampsa K .; van der Heijden, Nadine; van der Lit, Joost; den Hartog, Stephan; Liljeroth, Peter; Swart, Ingmar (2014). "Intermolekulární kontrast v mikroskopických obrazech atomové síly bez intermolekulárních vazeb". Dopisy o fyzické kontrole. 113 (18): 186102. arXiv:1410.1933. Bibcode:2014PhRvL.113r6102H. doi:10.1103 / physrevlett.113.186102. ISSN  0031-9007. PMID  25396382. S2CID  8309018.
  42. ^ Giessibl, F.J .; Hembacher, S .; Bielefeldt, H .; Mannhart, J. (2000). „Subatomové vlastnosti na křemíku (111) - (7 × 7) na povrchu pozorovaném mikroskopem atomové síly“ (PDF). Věda. 289 (5478): 422–426. Bibcode:2000Sci ... 289..422G. doi:10.1126 / science.289.5478.422. PMID  10903196.
  43. ^ Emmrich, M .; et al. (2015). „Subatomová rozlišovací silová mikroskopie odhaluje vnitřní strukturu a adsorpční místa malých shluků železa“. Věda. 348 (6232): 308–311. Bibcode:2015Sci ... 348..308E. doi:10.1126 / science.aaa5329. hdl:10339/95969. PMID  25791086. S2CID  29910509.
  44. ^ Chiutu, C .; Sweetman, A. M .; Lakin, A. J .; Stannard, A .; Jarvis, S .; Kantorovich, L .; Dunn, J. L .; Moriarty, P. (2012). "Přesná orientace jedné molekuly C_ {60} na špičce mikroskopu skenovací sondy". Dopisy o fyzické kontrole. 108 (26): 268302. Bibcode:2012PhRvL.108z8302C. doi:10.1103 / PhysRevLett.108.268302. PMID  23005019.