Quantifying nanoscale charge density features of contact-charged surfaces with an FEM/KPFM-hybrid approach

开尔文探针力显微镜 材料科学 纳米尺度 电荷密度 接触带电 有限元法 伏打电位 工作职能 显微镜 悬臂梁 电荷(物理) 表面电荷 扫描探针显微镜 纳米技术 原子力显微镜 摩擦电效应 光学 物理 复合材料 热力学 量子力学 图层(电子)
作者
Felix Pertl,Juan Carlos Sobarzo,Lubuna Shafeek,Tobias Cramer,Scott Waitukaitis
出处
期刊:Physical Review Materials [American Physical Society]
卷期号:6 (12) 被引量:5
标识
DOI:10.1103/physrevmaterials.6.125605
摘要

Kelvin probe force microscopy (KPFM) is a powerful tool for studying contact electrification (CE) at the nanoscale, but converting KPFM voltage maps to charge density maps is nontrivial due to long-range forces and complex system geometry. Here we present a strategy using finite-element method (FEM) simulations to determine the Green's function of the KPFM probe/insulator/ground system, which allows us to quantitatively extract surface charge. Testing our approach with synthetic data, we find that accounting for the atomic force microscope (AFM) tip, cone, and cantilever is necessary to recover a known input and that existing methods lead to gross miscalculation or even the incorrect sign of the underlying charge. Applying it to experimental data, we demonstrate its capacity to extract realistic surface charge densities and fine details from contact-charged surfaces. Our method gives a straightforward recipe to convert qualitative KPFM voltage data into quantitative charge data over a range of experimental conditions, enabling quantitative CE at the nanoscale.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
纯真的笑容完成签到,获得积分10
1秒前
英俊的铭应助黄小慧采纳,获得10
3秒前
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
科研通AI2S应助孤独丹秋采纳,获得10
7秒前
调研昵称发布了新的文献求助30
7秒前
7秒前
奶桃七七发布了新的文献求助10
8秒前
baobao发布了新的文献求助10
8秒前
qhc发布了新的文献求助10
10秒前
高贵花瓣发布了新的文献求助30
10秒前
笨笨志泽发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
郭果儿发布了新的文献求助10
15秒前
zuanyhou应助奶桃七七采纳,获得10
16秒前
司南完成签到,获得积分10
18秒前
wanci应助余小胖采纳,获得10
21秒前
21秒前
21秒前
ding应助cqy采纳,获得10
23秒前
xxdh完成签到,获得积分10
24秒前
mnjknm发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
26秒前
qhc完成签到,获得积分10
26秒前
炙心发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
28秒前
28秒前
zuanyhou应助XJ采纳,获得10
29秒前
榴莲发布了新的文献求助10
29秒前
31秒前
小D朵朵拉完成签到,获得积分10
32秒前
芸珂发布了新的文献求助20
32秒前
额骨私发发布了新的文献求助10
34秒前
LL完成签到,获得积分10
34秒前
cqy发布了新的文献求助10
34秒前
高分求助中
The late Devonian Standard Conodont Zonation 2000
Nickel superalloy market size, share, growth, trends, and forecast 2023-2030 2000
The Lali Section: An Excellent Reference Section for Upper - Devonian in South China 1500
Smart but Scattered: The Revolutionary Executive Skills Approach to Helping Kids Reach Their Potential (第二版) 1000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 830
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3247704
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2890987
关于积分的说明 8265665
捐赠科研通 2559215
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1388007
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 650670
邀请新用户注册赠送积分活动 627557