Force spectroscopy using bimodal atomic force microscopy

Atomik kuvvet mikroskobu (AKM) kullanarak bir yüzeyin topoğrafya ve bileşen analizlerinin aynı anda yapılması başlı başına zor bir problemdir.Frekans ve genlik kiplemesi kullanan standart AKM teknikleri yüzey kuvvetlerinin özelliklerine duyarlı olsa da, ek bilgi kanallarınınyokluğu durumunda yüzey bileşen bilgisi ile topoğrafya bilgisi kolaylıkla karıştırılmaktadır. Yakın geçmişte bu problemi çözmek amacıylakuvvet sensörünün birden çok modunun titreştirildiği teknikler kullanılmaya başlanmıştır. Genlik kiplemesi kullanılan,kuvvet sensörünün iki modunun titreştirildiği AKM tekniğininde ikinci modun fazı kullanılarak yüzeyin kimyasalözelliklerine olan duyarlılığı arttırmak, aynı zamanda ilk modun genliği kullanılarak yüzeyin haritasını çıkartmak mümkündür. Artan duyarlılıksayesinde hassas örnekler küçük kuvvetler kullanılarak incelenebilmektedir.Bu tezde hızlı bir kuvvet spektroskopisi tekniği önermekteyiz. Kuvvet sensörünün iki modu genlikleri sabit kalacak şekilde titreştirilir.Yüzey kuvvetlerinin varlığı bu ikili titreşimin özelliklerini değiştirir. Genlikler sabit tutulduğu için titreşimin anlık frekansları değişir.Birinci modun frekans değişimleri topoğrafik özelliklere duyarlı kalırken, rezonans frekansı yüksek olan modunanlık frekansı yüzey kuvvetlerinin türevi ile doğru orantılı olarak değişir. Böylece yüzeyin yükselik haritasını çıkarmaktan öte, her noktanınüzerindeki kuvvetleri öğrenmek, dolayısıyla incelenen yüzeyin kimyasal özelliklerini de hızla haritalamak mümkün olabilir.Önerilen tekniğin matematiksel özelliklerini araştırdıktan sonra sonuçlarımızı sayısal simülasyonlarla destekleyeceğiz. Bunun yanı sıra frekans kaymalarınınyüzey özelliklerine duyarlılığını termal ve sensör gürültüsünün varlığında inceleyeceğiz. Son olarak genlik kiplemesi kullanılan çift modluAKM tekniğindeki faz kontrast mekanizmasını anlamaya çalışacağız.