Funkcionális anyagaink felületi mechanikai (pl. elasztikus) tulajdonságainak nano-tartományon történő mérésére lehetőségünk nyílik az atomerő mikroszkópia (AFM) egyes üzemmódjainak, például a pont-spektroszkópiás erőgörbe-mérésnek a használatával. Az erőgörbék kiértékelésén alapuló eljárások pontossága és megbízhatósága azonban nagyban függ a méréshez használt tű tulajdonságainak, valamint az erőgöbék illesztéséhez használt modellek helyes kiválasztásától. A felvett erőgörbék kiértékelésének egy kritikus lépése a nyers mérési adatok átskálázása a méréshez használt konzol érzékenységével. A kutatómunka célja volt megvizsgálni, hogyan befolyásolja a konzol mérhető érzékenységét annak hátuljára fókuszált lézernyaláb pozíciója (lézerreflexiós kiolvasást használó AFM esetén), és ez milyen hibát okozhat erőgörbe méréseknél a felületekre meghatározott elasztikus modulus értékében. A kísérleti és szimulációs vizsgálatok eredményei megmutatták, hogy a konzol érzékenységének függése a lézernyaláb pozíciójától kb. 0.5-1 %/mm mértékű lehet a konzol egyes pontjain, nemlineáris karakterisztika szerint. Mivel a használt konzolok jellemző hossza kb. 200 mm, ez szemléletesen azt jelenti, hogy egy 10 mm–es eltolódása a lézerfoltnak, a kalibráció és a minta mérése között, kb. 5-10 % eltérést okozhat a konzol érzékenységében, ami átszámolva 15-20 %-os hibának feleltethető meg a mintára számolt Young-modulusban. A munka eredményeként lefektetésre kerültek egy új mérési eljárás alapjai, amely lehetővé teszi a konzol érzékenységének a minta mérése közben történő meghatározását, így elkerülve a lézerfolt pozíciójának megváltozásából adódó mérési hibát.
A kutatási beszámoló letölthető innen (PDF)
Dr. Bonyár Attila, egyetemi docens, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
2018.01.31.