ГИГАНТСКОЕ ВОЗРАСТАНИЕ БЕСКОНТАКТНОГО ТРЕНИЯ МЕЖДУ БЛИЗКОРАСПОЛОЖЕННЫМИ ТЕЛАМИ ЗА СЧЕТ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И ДВУМЕРНЫХ СТРУКТУР
Волокитин А.И., Перссон Б.Н.Дж., Уэба Х.

Поступила в редакцию: 5 Июля 2006

PACS: 68.35.Af, 68.37.Ps, 73.20.Mf

DJVU (199.7K)

PDF (409.2K)

Рассматривается влияние электрического напряжения и пространственного изменения поверхностного потенциала на затухание колебаний кронштейна атомного силового микроскопа. Это затухание связано с электростатическим трением, возникающим за счет диссипации энергии электромагнитного поля, создаваемого в образце статическими зарядами, которые индуцируются на поверхности наконечника кронштейна электрическим напряжением или пространственным изменением поверхностного потенциала. Аналогичный эффект возникает, когда наконечник колеблется в электростатическом поле, создаваемом заряженными дефектами в образце. Электростатическое трение сопоставляется с трением Ван дер Ваальса, обусловленным флуктуирующим электромагнитным полем, создаваемым квантовыми и тепловыми флуктуациями плотности тока внутри тел. Показано, что электростатическое трение и трение Ван дер Ваальса могут сильно возрасти, если на поверхности наконечника и образца имеются диэлектрические пленки или двумерные (2D) структуры, например, 2D-электронные системы или несоизмеримый слой адсорбированных ионов с акустическими колебаниями. Показано, что затухание колебаний кронштейна за счет электростатического трения при наличии 2D-систем может иметь такую же величину и зависимость от расстояния, какие наблюдались в недавнем эксперименте [6]. Показано, что при малых расстояниях трение Ван дер Ваальса может быть достаточно большим и его можно измерить экспериментально. Фононный механизм дает трение, которое зависит от приложенного электрического напряжения в четвертой степени, поэтому этот механизм может быть исключен из рассмотрения при объяснении экспериментальных данных, которые описываются квадратичной зависимостью.