Teken het nieuwe UT logo met een AFM op 5 x 5 µm

Nanowetting: teken het UT logo met een AFM op 5 x 5 µm

Begeleiding: Sissi de Beer & Frieder Mugele

Een Atomic Force Microscope (AFM) kan niet alleen gebruikt worden voor het afbeelden van oppervlakken of het meten van krachten. Met een AFM kun je ook schrijven en tekenen op nanoschaal. Omdat de tip van een AFM erg klein is, kun je met een hoge resolutie schrijven. Met het oog op de steeds kleiner wordende apparaatjes (MEMS en NEMS) is het van belang om een oppervlak op kleine schaal te kunnen bewerken.

UT Eng powerpoint sheet 2

Om op nanoschaal te kunnen tekenen en schrijven, gaan we een speciale techniek gebruiken. We nemen een oppervlak met een self-assembled monolayer, waarvan we de wetting-eigenschappen kunnen veranderen van hydrofoob naar hydrofiel door er een spanning op te zetten en daardoor de moleculen locaal te oxideren. Via de tip van de AFM cantilever (de tip heeft een radius van 10-20nm) kunnen we heel locaal een spanning opleggen en dus erg kleine pixels maken. Hiermee kunnen we pixel voor pixel de tekening opbouwen.

Door het bewerkte oppervlak (met de tekening) dan in de open lucht te houden, zal er water adsoberen op de hydrofiele stukken van het oppervlak. Dit zorgt voor een hoogteverschil in het oppervlak, dat we weer kunnen afbeelden met de AFM. Wat is de vorm van de resulterende nanodruppels? Voldoen ze nog aan de Laplace vergelijking? Hoe hechten ze aan nano-scale defecten?

Deze opdracht is vooral experimenteel een uitdaging. Hoe beeld je een dunne waterlaag af zonder dat er een nano-capillair (‘bridging’) ontstaat tussen de tip en het oppervlak? Een succesvol resultaat zorgt zeker voor een aantal mooie publicaties (niet alleen in wetenschappelijke journaals).