双峰原子力显微镜

双峰原子力显微镜（双峰原子力显微镜）是一种先进的原子力显微镜技术，其特点是生成材料特性的高空间分辨率图。可能会生成形貌、变形、弹性模量、粘度系数或磁场图。双峰原子力显微镜基于力显微镜微悬臂梁的两个本征模式（共振）的同时激发和检测。

数值和理论考虑促使双峰原子力显微镜的发展。该方法最初被认为可以增强空气环境中的地形对比度。三项后续进展，例如检测非地形特性（如静电和磁相互作用）的能力；液体和超高真空中的成像及其真正的定量特征为进一步的开发和应用奠定了基础。

尖端与样品的相互作用改变了激发模式的振幅、相移和频率共振。这些变化由仪器的反馈检测和处理。几个特点使双峰原子力显微镜成为纳米级非常强大的表面表征方法。(i)决议。证明了原子、分子或纳米尺度的空间分辨率。(ii)同时性。同时生成不同属性的地图。(iii)效率。每个像素最多需要四个数据点来生成材料属性图。(iv)速度。分析解决方案将可观测量与材料特性联系起来。

在AFM中，反馈回路通过保持固定值作为尖端振荡的参数来控制显微镜的操作。如果主反馈回路以幅度工作，则AFM模式称为幅度调制(AM)。如果它以频移运行，则AFM模式称为频率调制(FM)。双峰原子力显微镜可以用几个反馈回路来操作。这产生了多种双峰配置。这些配置称为AM-开环、AM-FM、FM-FM。例如，双峰AM-FM意味着xxx种模式使用幅度调制环路进行操作，而第二种模式使用频率调制环路进行操作。这些配置在灵敏度、信噪比或复杂性方面可能并不相同。让我们考虑AM-FM配置。xxx种模式被激发以达到自由幅度（无相互作用），其幅度和相移的变化由锁定放大器跟踪。

双峰原子力显微镜用于表征多种表面和界面。一些应用利用双峰观测的敏感性来提高空间分辨率。然而，双峰AFM的全部功能显示在生成材料特性的定量图上。该部分根据实现的空间分辨率、原子级或纳米级进行划分。

在超高真空中获得了石墨烯、半导体表面和吸附的有机分子的原子级成像。在水溶液中报告了蛋白质上形成的水合层的埃分辨率图像和金属有机框架、紫色膜和脂质双层的杨氏模量图。

双峰原子力显微镜被广泛用于提供材料特性的高空间分辨率图，特别是机械特性。生成了聚合物、DNA、蛋白质、蛋白质纤维、脂质或二维材料的弹性和/或粘弹性特性图。还绘制了非机械特性和相互作用，包括晶体磁性石榴石、静电应变、超顺磁性粒子和高密度圆盘。定量特性映射需要校准激发模式的力常数。