原子力显微镜探针在振动表面滑动的振子模型中的摩擦力估计

我们考虑一个振子模型，用以定性描述在周期势描述的表面上驱动的原子力显微镜（AFM）探针的摩擦力。研究表明，摩擦力的平均值可通过施加外部含时周期扰动来控制。数值模拟表明，根据扰动的振幅和频率，摩擦力会显著下降或增加。观察到两种不同的振荡 regime，它们由扰动的频率和振幅决定。第一种是锁模 regime，其频率为驱动频率的整数倍。它发生在谐波扰动与驱动频率接近共振时。受驱振子的另一种运动 regime 的特征为无周期振荡。在数值实验中，对于振幅大且频率远离振子本征频率的扰动观察到了该 regime。在此 regime 下，振子不跟随外部驱动力，而是在由振子本征模与扰动频率相互作用产生的多个模态上振荡。