Dissertação de Mestrado #528: Thales Fernandes

No Modo Contato da Microscopia de Força Atômica (CM-AFM), uma alavanca com uma ponta bastante afiada em sua extremidade é usada para adquirir informação topográfica. Tal aquisição normalmente é feita monitorando a deflexão da alavanca quando em contato com a superfície a ser varrida. Usa-se a variação da deflexão como um sinal de feedback que controla a eletrônica, mantendo a deflexão constante (conhecido como modo de força constante na literatura). Porém, existe um grande problema com essa abordagem, já que, na maioria dos casos, fazer uma varredura com força constante não é possível: forças de atrito, além da força normal, podem fletir a alavanca. Tal curvatura adicional (deflexão) deve ser considerada na formulação do problema. Essa dissertação investiga como essas forças (normal e de atrito) podem dar origem a um artefato de topografia quando é feito uma varredura ao longo do eixo da alavanca. Tal artefato é ainda mais evidente quando o coeficiente de atrito da amostra não é constante. Esse efeito é estudado experimentalmente, com uma amostra composta de uma monocamada de grafeno em cima de óxido de silício. O artefato observado, causado pelas forças de atrito, faz o grafeno aparecer mais espesso ou mais fino do que realmente é, dependendo da direção de varredura. Uma verificação teórica também é feita usando métodos analíticos (teoria de Euler-Bernoulli) e simulações usando o pacote COMSOL Multiplysics. A teoria não apenas prediz o artefato, mas também indica como ele pode ser evitado ao trocar o ângulo de varredura para a direção perpendicular ao eixo da alavanca.