Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe60.08.0799Ключові слова:
електрокапiлярнiсть, атомно-силова мiкроскопiя, водяний менiск, рiвняння Ейлера–ЛагранжаАнотація
У роботi розглянуто актуальнi питання аналiтичної теорiї явищ електрокапiлярностi, що виникають в АСМ-експериментi, а саме утворення водяного менiска пiд зондом АСМ та дослiджено вплив прикладеної електричної напруги. Враховано явища електрокапiлярностi в неоднорiдному електричному полi зонда АСМ, впливу сили тяжiння на висоту менiска та його поверхневу енергiю залежно вiд реальної форми, що має знаходитися самоузгодженим чином. Вперше проаналiзовано вплив такого специфiчного фактора, як сильна неоднорiднiсть електричного поля зонда, на умови виникнення, розмiри та форму водяного менiска. З урахуванням неоднорiдного електричного поля зонда АСМ, сили тяжiння, сили поверхневого натягу менiска та вологостi оточуючого середовища виведено диференцiальне рiвняння Ейлера–Лагранжа в частинних похiдних з граничними умовами, яке описує термодинамiку утворення водяного менiска самоузгодженим чином. Одержанi чисельнi результати описують вiдомi експериментальнi данi.
Посилання
S.V. Kalinin, A.N. Morozovska, Long Qing Chen, and B.J. Rodriguez, Rep. Prog. Phys. 73, 056502 (2010).
http://dx.doi.org/10.1088/0034-4885/73/5/056502
A.N. Morozovska, G.S. Svechnikov, and E.A. Eliseev, Theory of Local Polar Properties of Ferroelectrics (Astroprint, Odessa, 2013) (in Russian).
B.L. Weeks, M.W. Vaughn, and J.J. DeYoreo, Langmuir 21, 8096 (2005).
http://dx.doi.org/10.1021/la0512087
Th. Stifter, O. Marti, and B. Bhushan, Phys. Rev. B 62, 13667 (2000).
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.62.13667
H.-J. Butt, M.B. Untch, A. Golriz, S.A. Pihan, and R. Berger, Phys. Rev. E 83, 061604 (2011).
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevE.83.061604
S. Gomez-Monivas and J.J. Saenz, Phys. Rev. Lett. 91, 056101 (2003).
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.056101
Yu.V. Goryunov and B.D. Summ, Wetting (Znanie, Moscow, 1972) (in Russian); A.D. Zimon, Fluid Adhesion and Wetting (Khimiya, Moscow, 1974) (in Russian).
L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Statistical Physics, Part 1 (Pergamon Press, Oxford, 1980).
J.N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Science (Academic Press, London, 1991).
http://en.wikipedia.org/wiki/Kelvin_equation, https://en.wikipedia.org/wiki/Young-Laplace_equation.
E.A. Eliseev, S.V. Kalinin, S. Jesse, S.L. Bravina, and A.N. Morozovska, J. Appl. Phys. 102, 014109 (2007).
http://dx.doi.org/10.1063/1.2749463
E.J. Mele, Am. J. Phys. 69, 557 (2001).
http://dx.doi.org/10.1119/1.1341252
V.V. Batygin and I.N. Toptygin, Collection of Problems in Electrodynamics (Nauka, Moscow, 1970) (in Russian).
A.N. Morozovska, E.A. Eliseev, and S.V. Kalinin, J. Appl. Phys. 102, 074105 (2007).
http://dx.doi.org/10.1063/1.2785824
A.V. Ievlev, A.N. Morozovska, V.Ya. Shur, and S.V. Kalinin, Appl. Phys. Lett. 104, 092908 (2014).
http://dx.doi.org/10.1063/1.4867979
L. Elsgolts, Differential Equations and the Calculus of Variations (Mir Publishers, Moscow, 1970).
P.-G. de Gennes, Usp. Fiz. Nauk 151, 619 (1987).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
