Modelando la dinámica de un cantiléver de Microscopia de Fuerza Atómica AFM
DOI:
https://doi.org/10.54495/Rev.Cientifica.v23i1.114Palabras clave:
Simulación, dinámica, cantiléver, AFMResumen
Parte de la investigación científica actual involucra el empleo de diversas herramientas computacionales, tanto teóricas como de experimentación. La simulación computacional puede brindar acercamientos valiosos a la resolución de problemas científicos. La microscopía de fuerza atómica (AFM) constituye una de las técnicas de microscopía de sonda local; busca escanear las fuerzas interatómicas que pueden establecerse entre una muestra y una sonda. El movimiento oscilatorio del cantiléver se puede modelar matemáticamente utilizando los primeros armónicos de la ecuación de un oscilador armónico forzado con amortiguamiento. El hecho de que sea posible modelar matemáticamente permite que ambos comportamientos puedan ser programados y computados para la predicción del comportamiento físico a nivel teórico.
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Barcons, V., Verdaguer, A., Font, J., Chiesa, M., & Santos, S. (2012). Nanoscale Capillary Interactions in Dynamic Atomic Force Microscopy. The Journal of Physical Chemistry C, 116(14), 7757-7766. https://doi.org/10.1021/jp2107395 DOI: https://doi.org/10.1021/jp2107395
Binning, G. (1988). Atomic force microscope and method for imaging surfaces with atomic resolution.
Eslami, S., & Jalili, N. (2012). A comprehensive modeling and vibration analysis of AFM microcantilevers subjected to nonlinear tip - sample interaction forces. Ultramicroscopy, 117, 31-45. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.03.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.03.016
Eves, B. J., & Green, R. G. (2012). Limitations on accurate shape determination using amplitude modulation atomic force microscopy. Ultramicroscopy, 115, 14-20. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.01.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.01.016
García, R., & Perez, R. (2002). Dynamic atomic force microscopy methods. Surface Science Reports, 47. https://doi.org/10.1016/S0167-5729(02)00077-8 DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-5729(02)00077-8
Gómez, C. J., & Garcia, R. (2010). Determination and simulation of nanoscale energy dissipation processes in amplitude modulation AFM. Ultramicroscopy, 110 (6) , 626 - 633 . https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2010.02.023 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2010.02.023
Gotsmann, B., & Fuchs, H. (2002). Dynamic AFM using the FM technique with constant excitation amplitude. Applied Surface Science, 188(3-4), 355-362. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00950-3 DOI: https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00950-3
Hölscher, H., & Schwarz, U. D. (2007). Theory of amplitude modulation atomic force microscopy with and without Q-Control. International Journal of Non-Linear Mechanics, 42(4), 608-625. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2007.01.018 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2007.01.018
Kahrobaiyan, M. H., Ahmadian, M. T., Haghighi, P., & Haghighi, a. (2010). Sensitivity and resonant frequency of an AFM with sidewall and top-surface probes for both flexural and torsional modes. International Journal of Mechanical Sciences, 52(10), 1357-1365. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2010.06.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2010.06.013
Kahrobaiyan, M. H., Rahaeifard, M., & Ahmadian, M. T. (2011). Nonlinear dynamic analysis of a V-shaped microcantilever of an atomic force microscope. Applied Mathematical Modelling, 35(12), 5903-5919. https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.05.039 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apm.2011.05.039
Korayem, M. H., Kavousi, a., & Ebrahimi, N. (2011). Dynamic analysis of tapping-mode AFM considering capillary force interactions. Scientia Iranica, 18(1), 121-129. https://doi.org/10.1016/j.scient.2011.03.014 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scient.2011.03.014
Korayem, M. H., Noroozi, M., & Daeinabi, K. (2012). Control of an atomic force microscopy probe during nano-manipulation via the sliding mode method. Scientia Iranica, 19(5), 1346-1353. https://doi.org/10.1016/j.scient.2012.06.026 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scient.2012.06.026
Lin, S.-M. (2006). Analytical solutions of the first three frequency shifts of AFM. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2006.01.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2006.01.005
Lin, S.-M., Lee, S.-Y., & Chen, B.-S. (2006). Closed-form solutions for the frequency shift of V-shaped probes scanning an inclined surface. Applied Surface Science, 252(18), 6249-6259. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.08.027 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.08.027
Lin, S.-M., Liauh, C.-T., Wang, W.-R., & Ho, S.-H. (2007). Analytical solutions of the frequency shifts of several modes in AFM scanning an inclined surface, subjected to the Lennard-Jones force. International Journal of Solids and Structures, 44(3-4), 799 - 810. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.05.024 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2006.05.024
Lin, S.-M., & Lin, C.-C. (2009). Phase shifts and energy dissipations of several modes of AFM: Minimizing topography and dissipation measurement errors. Precision Engineering, 33(4), 371-377. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2008.10.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2008.10.005
Lin, S.-M., & Wang, W.-R. (2009). Frequency shifts and analysis of AFM accompanying with coupled flexural–torsional motions. International Journal of Solids and Structures, 46(24), 4231-4241. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2009.08.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2009.08.016
Liu, W., Yan, Y., Hu, Z., Zhao, X., Yan, J., & Dong, S. (2012). Study on the nano machining process with a vibrating AFM tip on the polymer surface. Applied Surface Science, 258(7), 2620-2626. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.107 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2011.10.107
Melcher, J., Carrasco, C., Xu, X., Carrascosa, J. L., Gómez-Herrero, J., José de Pablo, P., & Raman, A. (2009). Origins of phase contrast in the atomic force microscope in liquids. Proc Natl Acad Sci U S A, 106 (33) , 13655 - 13660 . https://doi.org/10.1073/pnas.0902240106 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0902240106
Pai, N.-S., Wang, C.-C., & Lin, D. T. W. (2010). Bifurcation analysis of a microcantilever in AFM system. Journal of the Franklin Institute, 347(7), 1353-1367. https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2010.06.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2010.06.008
Pishkenari, H. N., & Meghdari, A. (2011). Effects of higher oscillation modes on TM-AFM measurements. Ultramicroscopy, 111(2), 107 - 116 . https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2010.10.015 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2010.10.015
Raman, A., Melcher, J., & Tung, R. (2008). Cantilever dynamics in atomic force microscopy Dynamic atomic force microscopy , in essence, consists of a vibrating. 3(1), 20-27. https://doi.org/10.1016/S1748-0132(08)70012-4 DOI: https://doi.org/10.1016/S1748-0132(08)70012-4
Raul D. Rodiguez, E. L., Jaques Jupille. (2012). Probing the probe AFM tip-pro•ling via nanotemplates to determine.pdf. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.06.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2012.06.013
Schwartz, G. a., Riedel, C., Arinero, R., Tordjeman, P., Alegría, a., & Colmenero, J. (2011). Broadband nanodielectric spectroscopy by means of amplitude modulation electrostatic force microscopy (AM-EFM). Ultramicroscopy, 111(8), 1366 - 1369 . https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2011.05.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2011.05.001
Solares, S. D. (2007). Single biomolecule imaging with frequency and force modulation in tapping-mode atomic force microscopy. The journal of physical chemistry. B, 111(9), 2125-2129. https://doi.org/10.1021/jp070067 DOI: https://doi.org/10.1021/jp070067+
Tamayo, J., Humphris, a. D., Owen, R. J., & Miles, M. J. (2001). High-Q dynamic force microscopy in liquid and its application to living cells. Biophysical journal, 81(1), 526 - 537 . https://doi.org/10.1016/S0006-3495(01)75719-0 DOI: https://doi.org/10.1016/S0006-3495(01)75719-0
Wang, C.-C., & Yau, H.-T. (2011). Application of the differential transformation method to bifurcation and chaotic analysis of an AFM probe tip. Computers & Mathematics with Applications, 61(8), 1957-1962. https://doi.org/10.1016/j.camwa.2010.08.019 DOI: https://doi.org/10.1016/j.camwa.2010.08.019
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