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Kraft - Distanz Messungen
Allgemeines zu den Kraft - Distanz Messungen
Bei den Kraft - Distanz Messungen wurde die Spitze in Schritten von 0.005nm
resp. 0.01nm der Probe angenähert. Pro Schritt wurde die Gesamtenergie des
Systems und die z - Kraft auf die Spitze registriert.
Neben dem Verlauf der z - Kraft interessierte auch die Art der Verformung der
Spitze und ob die Annäherung reversibel sein würde. Hierzu wurde die Spitze
nach der Annäherung wieder zurückgezogen, um den Kräfteverlauf beim Annähern
mit demjenigen beim Entfernen zu vergleichen.
Bild 1: Vergleich des Kräfteverlaufs beim Annähern der Spitze an die Probe mit
dem Zurückziehen der Spitze am Beispiel einer Kubus (100) - Spitze
Die Fläche unter der Kraft - Distanz Kurve entspricht der verrichteten Arbeit. Somit
ergibt sich die Summe der verrichteten Arbeit beim Annähern und anschliessenden Zurückziehen
aus der von den beiden Kurven umschlossenen Fläche, der sogenannten Hysterese-Fläche.
Sind die beiden Kurven also deckungsgleich, so wurde in der Bilanz keine Arbeit am System
verrichtet.
Wie sich herausstellte ist die Grösse der Hysterese primär von der Steifigkeit der Spitze
abhängig. Sie ist bei der Kubus (111) - Spitze fast null. Bei der Kubus (100) - Spitze
bewegte sich die verrichtete Arbeit im Bereich von 0.01aJ, bei der attraktiven
Pyramiden-Spitze im Bereich von 0.1aJ.
Diese Hysterese spielt beim dynamischen AFM, wo die Spitze mit einer bestimmten Frequenz
schwingt, eine wichtige Rolle. Die Hysterese entspricht dem Energieverlust pro Schwingungs-Periode
und kann somit als Dämpfung interpretiert werden.
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