Energía de Adhesión para un Cántilever No Ideal y su Relación con las Fuerzas de Casimir-Lifshitz
Autores: Soldatenkov, Ivan A.; Svetovoy, Vitaly B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Energía de Adhesión para un Cántilever No Ideal y su Relación con las Fuerzas de Casimir-LifshitzCategoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
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Citaciones: Sin citaciones
El método del cantilever adherido, tomado de la microtecnología, puede ayudar a obtener conocimientos fundamentales sobre las fuerzas de dispersión que actúan a distancias de aproximadamente 10 nm, las cuales son problemáticas de acceder en los experimentos habituales tipo Casimir. Un dispositivo presentado recientemente mide la forma de los cantilevers con alta precisión, lo cual es necesario para analizar las fuerzas involucradas. Las primeras mediciones revelan varias no idealidades cruciales para el análisis de datos. En este artículo, se deduce una fórmula generalizada que relaciona los parámetros de un cantilever con la energía de adhesión. La aplicación de la fórmula se demuestra utilizando el primer resultado de prueba del dispositivo, donde un cantilever de silicio adherido a un sustrato se pulveriza con rutenio. Se enfatiza la información detallada de la rugosidad de las superficies en interacción, que se desvía significativamente de la distribución normal. Aunque no es crucial, la contribución electrostática puede ser significativa debido a la ligera torsión del cantilever. La predicción teórica de la energía de adhesión se basa en la teoría de Lifshitz. Comparar la teoría y el experimento da como resultado una distancia de contacto de 45 nm y una energía de adhesión de 1.3 uJ/m, resultante de las fuerzas Casimir-Lifshitz. Surgen incertidumbres significativas debido a la contribución electrostática no controlada. Se destacan los factores que deben abordarse para medir la débil adhesión entre superficies rugosas.
Descripción
El método del cantilever adherido, tomado de la microtecnología, puede ayudar a obtener conocimientos fundamentales sobre las fuerzas de dispersión que actúan a distancias de aproximadamente 10 nm, las cuales son problemáticas de acceder en los experimentos habituales tipo Casimir. Un dispositivo presentado recientemente mide la forma de los cantilevers con alta precisión, lo cual es necesario para analizar las fuerzas involucradas. Las primeras mediciones revelan varias no idealidades cruciales para el análisis de datos. En este artículo, se deduce una fórmula generalizada que relaciona los parámetros de un cantilever con la energía de adhesión. La aplicación de la fórmula se demuestra utilizando el primer resultado de prueba del dispositivo, donde un cantilever de silicio adherido a un sustrato se pulveriza con rutenio. Se enfatiza la información detallada de la rugosidad de las superficies en interacción, que se desvía significativamente de la distribución normal. Aunque no es crucial, la contribución electrostática puede ser significativa debido a la ligera torsión del cantilever. La predicción teórica de la energía de adhesión se basa en la teoría de Lifshitz. Comparar la teoría y el experimento da como resultado una distancia de contacto de 45 nm y una energía de adhesión de 1.3 uJ/m, resultante de las fuerzas Casimir-Lifshitz. Surgen incertidumbres significativas debido a la contribución electrostática no controlada. Se destacan los factores que deben abordarse para medir la débil adhesión entre superficies rugosas.