Charakterisierung von nanomechanischen Eigenschaften mit AFM

Rasterkraftmikroskopie (engl. Atomic Force Microscopy - AFM) ist eine leistungsstarke und breit einsetzbare Technik, mit der neben der Topografie von Oberflächen eine Vielzahl anderer Eigenschaften im Nanometerbereich charakterisiert werden kann. Mit AFM können elektrische, thermische, chemische und elektrochemische Eigenschaften gemessen werden, insbesondere aber auch mechanische Eigenschaften, was eine besondere Stärke dieser Technik ist.

Wir geben hier einen Überblick über Methoden der nanomechanischen Charakterisierung von Materialien mit AFM, wobei der Schwerpunkt auf der Bestimmung der gängigsten Größen liegt: Elastizitätsmodul, viskoelastische Eigenschaften, Reibung und Adhäsion. Die beschriebenen Messungen liefern semiquantitative und quantitative Informationen über einzelne mechanische Eigenschaften, die über die Bestimmung des reinen mechanischen Phasenkontrastes hinausgehen.

Es werden verschiedene Abbildungsmodi zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften vorgestellt und anhand von Anwendungsbeispielen auch für AFM-Neulinge verständlich erklärt.