具有三维力反馈的原子力显微镜纳米操作系统

在基于原子力显微镜的纳米操作过程中,由于缺乏实时反馈信息,造成纳米操作效率低下且灵活性差,同时探针因受力过大而损坏。为此,本文通过对探针受力-悬臂变形进行建模,并根据实时检测到的悬臂变形信号、新的参数获取与校准方法,从而获取探针所受的实时三维纳米力。将此三力经比例放大后送入力/触觉设备进行感知,操作者就可以实时调节施加在探针上力的大小及探针的运动轨迹,使得操作的效率及灵活性明显提高,且可以避免探针因受力过大而造成损坏。纳米刻画和多壁碳纳米管的操作实验验证了系统的有效性。