用于极高速原子力传感的光机谐振探针
仪器与探测器
2018-10-16 v1 应用物理
摘要
原子力谱学与显微镜（AFM）是表征纳米结构和生物系统的宝贵工具。大多数实验，包括分子键的最先进成像，都是通过在其机械共振频率驱动探针来实现的。对于最快的 AFM 微悬臂，该共振频率可达 MHz，典型运动幅度为几纳米。下一代分子尺度动力学研究，包括更快的力成像和耗散相互作用的更高分辨率谱学，需要更大的带宽以及低于原子间距的振动幅度，以实现非扰动性的短程针尖-物质相互作用。探针频率是提高带宽同时降低布朗运动的关键参数，从而可在极高分辨率下获得大信噪比。光机谐振器可实现 10^(-18) m·(Hz)^(-1/2) 的运动探测，同时将光耦合到频率远超悬臂的体振动模式。在此，我们介绍了一种光驱动谐振光机原子力探针，其频率比最快的实用 AFM 悬臂高两个数量级，而布朗运动低四个数量级。该探针基于绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator）技术，展示了以亚皮米驱动运动对接触和非接触相互作用的高速传感，打破了当前更快更精细原子力谱学的发展瓶颈。
引用
@article{arxiv.1810.06209,
title = {Optomechanical Resonating Probe for Very High Speed Sensing of Atomic Forces},
author = {Pierre Etienne Allain and Lucien Schwab and Colin Misner and Marc Gely and Estelle Mairiaux and Maxime Hermouet and Benjamin Walter and Giuseppe Leo and Sébastien Hentz and Marc Faucher and Guillaume Jourdan and Bernard Legrand and Ivan Favero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.06209},
year = {2018}
}