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Vibrational shape tracking of atomic force microscopy cantilevers for improved sensitivity and accuracy of nanomechanical measurements

机译：原子力显微镜悬臂的振动形状跟踪可提高纳米机械测量的灵敏度和准确性

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Contact resonance atomic force microscopy (CR-AFM) methods currently utilize the eigenvalues, or resonant frequencies, of an AFM cantilever in contact with a surface to quantify local mechanical properties. However, the cantilever eigenmodes, or vibrational shapes, also depend strongly on tip-sample contact stiffness. In this paper, we evaluate the potential of eigenmode measurements for improved accuracy and sensitivity of CR-AFM. We apply a recently developed, in situ laser scanning method to experimentally measure changes in cantilever eigenmodes as a function of tip-sample stiffness. Regions of maximum sensitivity for eigenvalues and eigenmodes are compared and found to occur at different values of contact stiffness. The results allow the development of practical guidelines for CR-AFM experiments, such as optimum laser spot positioning for different experimental conditions. These experiments provide insight into the complex system dynamics that can affect CR-AFM and lay a foundation for enhanced nanomechanical measurements with CR-AFM.
机译：接触共振原子力显微镜（CR-AFM）方法目前利用与表面接触的AFM悬臂的特征值或共振频率来量化局部机械性能。但是，悬臂的本征模或振动形状也强烈取决于尖端样品的接触刚度。在本文中，我们评估了本征模测量潜力，以提高CR-AFM的准确性和灵敏度。我们应用一种最新开发的原位激光扫描方法，以实验方式测量悬臂本征模式随尖端样本刚度变化的变化。比较了特征值和特征模态的最大灵敏度区域，发现它们出现在接触刚度的不同值处。结果可为CR-AFM实验开发实用指南，例如针对不同实验条件的最佳激光光斑定位。这些实验可洞悉可能影响CR-AFM的复杂系统动力学，并为使用CR-AFM增强纳米力学测量奠定基础。

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