Scanning Polarization Force Microscopy: a Technique for Studies of Wetting Phenomena At the Nanometer Scale

Microscope atomique à polarisation : une technique pour étudier les phénomènes de mouillage à l'échelle nanométrique

University of California

Corresponding author: salmeron@stm. lbl. gov

Abstract

We describe a technique developed recently based on the use of electrostatic forces in the atomic force microscope (AFM) to image liquid films and droplets. The technique, named scanning polarization force microscopy (SPFM), is a truly non-contact technique where the tip scans the surface at a height of a few hundred angstroms, which is sufficient to minimize perturbation of the liquid film. The resolution of the technique is a few hundred angstroms horizontally and one angstrom vertically. The information provided by SPFM includes topography, contact potential, and dielectric (frequency dependent) mapping. After a brief introduction to basic wetting concepts, we describe the technique and illustrate with several examples its potential applications.

Résumé

Nous décrivons une technique, développée récemment et basée sur la mesure de forces électrostatiques à l'aide d'un microscope à force atomique, pour étudier les films liquides et les gouttes. Cette technique, dénommée microscopie atomique à polarisation, est une véritable technique sans contact où la pointe du microscope parcourt la surface à une distance de quelques centaines d'angströms, ce qui est suffisant pour minimiser les perturbations du film liquide. La résolution est de l'ordre d'une centaine d'angströms horizontalement et d'un angström verticalement. L'information fournie par ce microscope comprend la topographie, le potentiel de contact et une cartographie diélectrique de l'échantillon (fonction de la fréquence utilisée). Après une brève description des concepts de base du mouillage, nous décrivons cette nouvelle technique et illustrons, à travers quelques exemples, quelques-unes de ses applications potentielles.