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Einführung
In einem statischen AFM wird die vertikale Kraft auf die Spitze mittels der Flexion des Cantilevers
gemessen. Bewegt sich die Spitze horizontal über eine Oberfläche, so kann neben dieser Flexion auch die
Torsion des Cantilevers gemessen werden. Die Torsion ist proportional zur lateralen Kraft auf die Spitze.
Deshalb wird diese Messung, in Anlehnung an die makroskopische Reibung, auch Reibungskraft-Mikroskopie
genannt (FFM, Friction Force Microscopy).
Eine typische Messkurve einer FFM - Messung ist in Bild 1 dargestellt:
Die laterale Kraft nimmt bezüglich der horizontalen Distanz linear zu, um dann abrupt wieder auf den
Ausganswert zu sinken. Diese Unstetigkeit im Verlauf der horizontalen Kraft ist auch als
stick - slip Verhalten bekannt. Es lässt sich mittels eines Eierkartons veranschaulichen,
über welchen mittels einer Feder eine Billardkugel gezogen wird. Anfangs bewegt sich die Kugel bei ansteigender
Kraft nicht, um dann ruckartig über den Berg zu springen.
Die Ableitung resp. Steigung der Sägezahnkurve ergibt bei linearem Verlauf eine Konstante, welche als
Federkonstante interpretiert werden kann (siehe Bild 1).
Bild 1: Typischer Verlauf der lateralen Kraft bei einer Messung mit einem FFM (Friction Force Microscope).
Die Steigung (blaue Linie) entspricht der lateralen Steifigkeit. Von der Grösse her ist sie
eine Federkonstante (Nm-1).
Spezifische Literatur
Friction experiments on the nanometre scale
E. Gnecco, R. Bennewitz, T. Gyalog and E. Meyer, J. Phys.: Condens. Matter 13 (2001) R619-R642
Lateral stiffness: A new nanomechanical measurement for the determination of shear strengths with friction
force microscopy
R.W. Carpick, D.F. Ogletree, and M. Salmeron, Applied Physics Letters 70 (12), 24 March 1997
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