Utilization of AFM mapping of surfaces mechanical properties in diagnostics of the materials for electrotechnics

Atomic force microscopy (AFM) is one of the most powerful diagnostic methods used in micro- and nanoscale imaging of the topography and various physical properties of the surface. As this method involves the scanning tip/sample interaction, it is possible to observe the response of the surface on periodically changing load causing by the scanning tip. By utilizing so called time-resolved tapping mode, we could perform the mapping of the surface's mechanical properties: stiffness, adhesion, energy dissipation and others. In this paper we present the idea of the NanoSwing imaging technique developed at Electrotechnical Institute, Division of Electrotechnology and Materials Science in Wrocław as well as the examples of the measurement results.

Mikroskopia sił atomowych (AFM) jest jedną z najbardziej zaawansowanych technik diagnostycznych w mikro- i nanoskali, stosowaną w procesie obrazowania topografii oraz różnych właściwości fizycznych powierzchni. Wykorzystanie oddziaływania ostrze skanujące-próbka umożliwia obserwację odpowiedzi materiału na okresowe zmiany nacisku wywoływane przez ostrze, dzięki czemu możliwa jest ocena właściwości mechanicznych próbki. Zastosowanie trybu dynamicznego z analizą oscylacji skrętnych belki skanującej w domenie czasu, umożliwiło wykonywanie mapowania takich parametrów jak: sztywność, adhezja, rozpraszanie energii i inne. W niniejszej pracy zaprezentowano koncepcję działania trybu NanoSwing opracowanego we wrocławskim oddziale Instytutu Elektrotechniki. Przedstawiono także przykładowe wyniki pomiarów wykonanych z wykorzystaniem tego trybu.