تحلیل برهمکنش گذرای نمونه- سوزن در میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت ضربه ای به منظور جلوگیری از آسیب نمونه های نرم

میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت (HS-AFM) به دلیل دقت بالا و قابلیت تصویربرداری سه بعدی یکی از پرکاربردترین تکنیک های مورد استفاده در فناوری نانو است. علی رغم مزیت ها و غیرمخرب شناخته شدن این تکنیک، اگر ماکزیمم نیروی دافعه برهمکنش بیشتر از تنش شکست نمونه یا سوزن باشد آسیب نمونه یا سوزن محتمل خواهد بود. تاکنون مطالعات زیادی در مورد نیروهای دافعه در حالت ضربه ای انجام شده اما اکثرا در حالت پایدار بوده است. برای مواد نرم و در حالت گذرا هنگامی که سوزن ناگهان با یک پله رو به بالا مواجه می شود نیروی دافعه می تواند از حالت پایدار بیشتر بوده و در نتیجه باعث ایجاد آسیب به نمونه شود. بنابراین اگر مقادیر پارامترها به طور مناسب انتخاب نشود تنش نمونه- سوزن ممکن است از تنش تسلیم نمونه تجاوز کند. در این مقاله ماکزیمم نیروی برهمکنش گذرا در دو بازه زمانی جاذبه و دافعه با یکدیگر مقایسه و تحلیل اثر پارامترهای مهم اسکن روی ماکزیمم تنش گذرای مواد نرم در میکروسکوپ نیروی اتمی پرسرعت در شرایط گذرا به صورت تئوری انجام شده و نمودارهای دقت جانبی و سرعت اسکن نیز ارایه شده که از نوآوری های این تحقیق است به طوری که در میکروسکوپ پرسرعت نمونه های نرم با مدول الاستیسیته در محدوده 2گیگاپاسکال به منظور پیشگیری از آسیب نمونه، استفاده از سفتی فنر در رنج 1-0/1نیوتون بر متر، دامنه آزاد 100-60نانومتر، نسبت دامنه 0/9-0/8، فاکتور کیفیت 100-50، شعاع سوزن 40-10نانومتر و سرعت اسکن 0/3-0/1میلی متر بر ثانیه نسبت به رزولوشن مورد نظر توصیه می شود تا فرآیند اسکن به صورت ایمن و با نتایج دقیق انجام شود.