An unconventional fabrication technique of nanoelectrode was developed using atomic force microscopy (AFM) and hydrogel. Until now, the precise control of electroactive area down to a few nm2 has always been an obstacle, which limits the wide application of nanoelectrodes. Here, the nanometer-sized contact between the boron-doped diamond (BDD) as conductive AFM tip and the agarose hydrogel as solid electrolyte was well governed by the feedback amplitude of oscillation in the non-contact mode of AFM. Consequently, this low-cost and feasible approach gives rise to new possibilities for the fabrication of nanoelectrodes. The electroactive area controlled by the set point of AFM was investigated by cyclic voltammetry (CV) of the ferrocenmethanol (FcMeOH) combined with quasi-solid agarose hydrogel as an electrolyte. Single copper (Cu) nanoparticle was deposited at the apex of the AFM tip using this platform whose electrocatalytic activity for nitrate reduction was then investigated by CV and Field Emission-Scanning Electron Microscopy (FE-SEM), respectively.
Recently, demands for lithium-ion batteries (LIB) in various fields are increasing. In particular, understanding of the reaction mechanism occurring at the electrode-electrolyte surface/interface is significant for the development of advanced LIBs. Meanwhile, research and development of LIBs highly requires a new specific characterization approach. For example, atomic force microscopy (AFM) has been utilized to the LIB research field for various purposes such as investigation of topography, electrochemical reactions, ion transport phenomena, and measurement of surface potential at high resolution. Advances in the AFM analysis have made it possible to inspect various material properties such as surface friction and Young's modulus. Therefore, this technique is expected to be a powerful method in the LIB research field. Here, we review and discuss ways to apply AFM to LIB studies.
Recently, scientists introduced a new type of microscope capable of investigating nonconducting surfaces in an atomic scale, which is called AFM (Atomic Force Microscope). It was an innovative attempt to overcome the limitation of STM (Scanning Tunnelling Microscope) which has been able to obtain the image of conducting surfaces. Surfaces of samples are imaged with atomic resolution. The AFM is an imaging tool or a profiler with unprecedented 3-D resolution for various surface types. The AFM technology, however, leaves a lot of room for improvement due to its delicate and fragile probing mechanism. One of the room for improvements is gap control between probe tip and sample surface. Distance between probe tip and sample surface must be kept in below one Angtrom in order to measure the sample surface in Angstrom resolution. In this paper, AFM system modeling, experimental system identification and control scheme based on system identification are performed and finally sample surface is measured by home-built AFM with such a control scheme.
본 총설에서는 주사형프로브현미경의 원리와 응용에 관하여 간략히 설명하고 최근 본 그룹에 의하여 활발하게 연구되고 있는 나노탐침과 AFM(원자간력현미경 atomic force microscopy)을 이용한 저침습성(low-invasive) 단일세포 조작기술과 고효율 유전자 도입기술을 소개하고자 한다. 시판 AFM 탐침을 침상구조로 가공한 나노탐침과 AFM을 이용하였을 경우, 탐침의 세포삽입의 성공여부를 force-distance curve 상의 척력소실의 유무로 판단할 수 있다. 침상 나노탐침을 사용하면 대부분의 세포에서 80~90%의 고효율 세포삽입이 가능하여 마이크로인젝션용 미세관을 이용하는 경우보다 세포삽입효율이 높았다. 또한 나노탐침의 직경이 400 nm 이하의 경우에는 세포 종류에 관계없이 장시간 나노탐침의 삽입에도 세포활성에 큰 영향이 없었다. 침상나노탐침을 이용하여 DNA를 도입하였을 경우에도 기존의 DNA 도입방법과 비교하여 높은 도입효율과 유전자 발현율로 DNA를 도입할 수 있는 가능성을 확인하였다.
Quantifying the nanoscale force between the atomic force microscopy (AFM) probe of a force-sensing cantilever and the sample is one of the challenges faced by AFM researchers. The normal force calibration is straightforward; however, the lateral force is complicated due to the twisting motion of the cantilever. Force measurement in a liquid environment is often needed for biological applications; however, calibrating the force of the AFM probes for those applications is more difficult owing to the limitations of conventional calibration methods. In this work, an accurate nondestructive lateral force calibration method using multiple pivot loading was proposed for liquid environment. The torque sensitivity at the location of the integrated probe was extrapolated based on accurately measured torque sensitivities across the cantilever width along a few cantilever lengths. The uncertainty of the torque sensitivity at the location of the integrated tip was about 13%, which is significantly smaller than those for other calibration methods in a liquid environment.
We report a top-down approach based on atomic force microscopy (AFM) local anodic oxidation for the fabrication of the nano-pattern field effect transistors (FETs). AFM anodic oxidation is relatively a simple process in atmosphere at room temperature but it still can result in patterns with a high spatial resolution, and compatibility with conventional silicon CMOS process. In this work, we study nano-pattern FETs for various cross-bar distance value D, from ${\sim}0.5\;{\mu}m$ to $1\;{\mu}m$. We compare the optical characteristics of the patterned FETs and of the reference FETs based on both 2-dimensional simulation and experimental results for the wavelength from 100 nm to 900 nm. The simulated the drain current of the nano-patterned FETs shows significantly higher value incident the reference FETs from ${\sim}1.7\;{\times}\;10^{-6}A$ to ${\sim}2.3\;{\times}\;10^{-6}A$ in the infrared range. The fabricated surface texturing of photo-transistors may be applied for high-efficiency photovoltaic devices.
The objective of this study was to compare micro-scale friction coefficients with and without synovial fluid, and micro-scale measurements were performed using atomic force microscopy (AFM) with a $5{\mu}m$ spherical probe. Four cylindrical cartilage specimens were harvested from two fresh bovine humeral heads (4-6 months old). $Average{\pm}standard$ deviation values of the micro-scale AFM frictional coefficients calculated from the liner fit of friction versus normal force was $0.177{\pm}0.012$ and $0.130{\pm}0.010$ with and without synovial fluid coating on AFM probe respectively, showing its reduction by ${\sim}27%$ with synovial fluid. To the best of our knowledge, this experimental study investigates the first such comparisons of frictional response of articular cartilage with and without synovial fluid coating on AFM probe, and provides significant insights into the role of synovial fluid in the articular cartilage friction and lubrication independently of the confounding effect of fluid pressurization in the articular cartilage.
This study presents the nonlinear free and forced vibrations of a cracked atomic force microscopy (AFM) cantilever by using the modified couple stress. The cracked section of the AFM cantilever is considered and modeled as rotational spring. In the frame work of Euler-Bernoulli beam theory, Von-Karman type of geometric nonlinear equation and the modified couple stress theory, the nonlinear equation of motion for the cracked AFM is derived by Hamilton's principle and then discretized by using the Galerkin's method. The semi-inverse method is utilized for analysis nonlinear free oscillation of the system. Then the method of multiple scale is employed to investigate primary resonance of the system. Some numerical examples are presented to illustrate the effects of some parameters such as depth of the crack, length scale parameter, Tip-Mass, the magnitude and the location of the external excitation force on the nonlinear free and forced vibration behavior of the system.
Electrochemical phenomena underpin a broad spectrum of energy, chemical, and information technologies such as resistive memories and secondary batteries. The optimization of functionalities in these devices requires understanding electrochemical mechanisms on the nanoscale. Even though the nanoscale electrochemical phenomena have been studied by electron microscopies, these methods are limited for analyzing dynamic electrochemical behavior and there is still lack of information on the nanoscale electrochemical mechanisms. The alternative way can be an atomic force microscopy (AFM) because AFM allows nanoscale measurements and, furthermore, electrochemical reaction can be controlled by an application of electric field through AFM tip. Here, I will summarize recent studies to probe nanoscale electrochemical reaction in battery applications by AFM. In particular, we have recently developed electromechanical based AFM techniques for exploring reversible and irreversible electrochemical phenomena on the nanoscale. The present work suggests new strategies to explore fundamental electrochemical mechanisms using the AFM approach and eventually will provide a powerful paradigm for probing spatially resolved electrochemical information for energy applications.
The local oxidation using an atomic force microscopy (AFM) is useful for Si-base fabrication of nanoscale structures and devices. SiC is a wide band-gap material that has advantages such as high-power, high-temperature and high-frequency in applications, and among several SiC poly types, 4H-SiC is the most attractive poly type due to the high electron mobility. However, the AFM local oxidation of 4H-SiC for fabrication is still difficult, mainly due to the physical hardness and chemical inactivity of SiC. In this paper, we investigated the local oxidation of 4H-SiC surface using an AFM. We fabricated oxide patterns using a contact mode AFM with a Pt/Ir-coated Si tip (N-type, $0.01{\sim}0.025\;{\Omega}cm$) at room temperature, and the relative humidity ranged from 40 to 50%. The height of the fabricated oxide pattern ($1{\sim}3\;nm$) on SiC is similar to that of typically obtained on Si ($10^{15}{\sim}10^{17}\;cm^{-3}$). We perform the 2-D simulation to further analyze the electric field between the tip and the surface. Whereas the simulated electric field on Si surface is constant ($5\;{\times}\;10^7\;V/m$), the electric field on SiC surface increases with increasing the doping concentration from ${\sim}10^{15}$ to ${\sim}10^{17}\;cm^{-3}$. We demonstrated that a specific electric field ($4\;{\times}\;10^7\;V/m$) and a doping concentration (${\sim}10^{17}\;cm^{-3}$) is sufficient to switch on/off the growth of the local oxide on SiC.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.