Fundamentals of Atomic Force Microscopy - NOOE082

• Title: Základy mikroskopie atomárních sil
• Guaranteed by: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2024
• Semester: summer
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: summer s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: RNDr. Martin Rejhon, Ph.D.
• Teacher(s): RNDr. Martin Rejhon, Ph.D.

Annotation

English

The lecture on atomic force microscopy basics is intended for students of physics in the Master’s and Doctoral study programs. The course provides a detailed description of atomic force microscope designs, experimental modes, and issues that can be encountered during AFM measurements.

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Czech

Přednáška o základech mikroskopie atomárních sil je určena studentům fyziky v magisterském a doktorském studijním programu. Kurz poskytuje podrobný popis návrhů mikroskopů atomárních sil, experimentálních režimů a problémů, se kterými se lze při měření AFM setkat.

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Aim of the course

English

The main objective is to introduce AFM as an attractive experimental method and provide a comprehensive description of the basics, experimental modes, and their applications.

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Czech

Hlavním cílem je představit AFM jako atraktivní experimentální metodu a poskytnout komplexní popis základů, experimentálních režimů a jejich aplikací.

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Literature

English

[1] VOIGTLÄNDER, Bert. Atomic Force Microscopy. 2nd ed. 2019. Cham: Springer International Publishing, 2019. ISBN 3-030-13654-X

[2] MEYER, Ernst; HUG, Hans Josef a BENNEWITZ, Roland. Scanning probe microscopy: the lab on a tip. New York: Springer, c2004. ISBN 3-540-43180-2.

[3] GÜNTHERODT, Hans-Joachim a WIESENDANGER, Roland. Scanning tunneling microscopy. [Vol.] II, Futher applications and related scanning techniques. 2nd ed. Berlin: Springer, 1995. ISBN 3-540-58589-3.

[4] LANZA, Mario. Conductive atomic force microscopy: applications in nanomaterials. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2017. ISBN 3-527-69978-3.

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Syllabus

English

1. Introduction
1. History, Harmonic Oscillator
2. AFM Designs
1. Technical aspects
2. Cantilevers, Calibration
3. Noise
3. Static AFM
1. Principles
2. Forces between tip and sample
3. Contact mechanics
4. Friction Force Microscopy, PT model, FK model
5. Conductive AFM
4. Intermittent/Tapping AFM
1. Amplitude Modulation
2. Frequency Modulation
3. Work Function, Contact potential and Kelvin Probe
5. Other AFM techniques
1. Magnetic Force Microscopy (MFM)
2. Scanning Thermal Microscopy (STM)
3. Scanning Capacitance Microscopy (SCM) / Scanning Spreading Resistance Microscopy (SSRM)
4. Piezoresponse Force Microscopy (PFM)
5. Photo Current Mapping (PCM)
6. Modulated Nanoindentation / Modulated Shear Experiment

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)

Czech

1. Úvod
1. Historie, Harmonický oscilátor
2. AFM konstrukce
1. Technické aspekty
2. AFM ramínka/hroty, Kalibrace
3. Šum
3. Statické AFM
1. Principy
2. Síly mezi hrotem a vzorkem
3. Mechanika kontatu
4. Třecí síla, PT model, FK model
5. Vodivostní AFM
4. Intermittent/Tapping AFM
1. Amplitudová Modulace
2. Frekvenční Modulace
3. Výstupní práce, kontaktní potenciál a Kelvinovská sonda
5. Další AFM techniky
1. Mikroskopie magnetických sil (MFM)
2. Skenovací termální mikroskopie (STM)
3. Skenovací kapacitní mikroskopie (SCM) / Skenovací odporová mikroskopie (SSRM)
4. Mikroskopie piezoelektrických sil (PFM)
5. Mapování fotogenerovaného proudu (PCM)
6. Modulovaná nanoindentatce / Modulované měření modulu pružnosti

Last update: Kopecký Vladimír, RNDr., Ph.D. (21.03.2024)