基于频率调制 AFM 的液体界面非接触力学

测量液体界面（尤其是液-液体系统中无固体参考）的机械响应，长期以来都是一个重大的实验挑战。本文开发了一种基于频率调制原子力显微镜 (FM-AFM) 的方法，通过在振荡探头与界面之间约束粘性液体薄膜的流体约束，来探测液体界面。该方法可同时获取约束下有效机械响应的相位分量和耗能分量。首先在液-固体界面上验证了该方法，测得的约束厚度和机械阻抗的演化与弹性流体理论一致，覆盖近一个数量级的弹性模量。随后应用于液-液体界面，结果显示该界面具有主要的粘性响应，包含有限的相位分量和微米级的约束厚度。这些结果表明，流体约束提供了一种灵敏、非接触的方法，可用于比较软体和液体界面的机械响应，为探索聚合物薄膜、生物膜以及纳米粒子浮选体等复杂且高度可变形系统开辟了新视野。