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:11
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
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
mm发布了新的文献求助30
刚刚
刚刚
GD发布了新的文献求助10
刚刚
肉肉完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
carrie完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
李健的小迷弟应助林兰特采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
Jasper应助ZXYZANDXSYH采纳,获得10
7秒前
能干的小五花完成签到,获得积分10
7秒前
jane发布了新的文献求助10
7秒前
结实樱桃完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
ymmmjjd发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
乐空思应助Bucky采纳,获得50
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
赵玉珊发布了新的文献求助10
11秒前
yyyyyy完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
加油少年完成签到,获得积分10
12秒前
十号信封完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
科研通AI6.3应助耶汁采纳,获得10
13秒前
周艺晨发布了新的文献求助10
14秒前
暴躁小李发布了新的文献求助10
14秒前
风清扬发布了新的文献求助10
16秒前
阿玉发布了新的文献求助10
16秒前
科研通AI6.4应助茴香采纳,获得10
16秒前
Criminology34应助davidhu采纳,获得10
16秒前
QZR应助科研通管家采纳,获得100
17秒前
走四方应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得30
17秒前
jiangzong应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7287107
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8907088
关于积分的说明 18849872
捐赠科研通 6956155
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208471
关于科研通互助平台的介绍 2378480
邀请新用户注册赠送积分活动 2184203