Multifunctional magnetic force microscopy probes
Final Report Abstract
Im Rahmen des DFG-Projektes wurden Sonden und entsprechende Funktionsprinzipien für hochauflösende, hochempfindliche, quantitative und mehrdimensionale Magnetkraftmikroskopie (MFM) entwickelt. Entsprechende Sensoren wurden entworfen, deren Eigenschaften berechnet, mit Mikromanipulationstechniken präpariert und schließlich umfassend charakterisiert. Die Projektergebnisse umfassen: Bidirektionale MFM-Sonden, die durch Anregung der fundamentalen und einer höheren Biegeschwingungsordnung im Zusammenspiel mit einem spezifischen Sensordesign die gleichzeitige quantitative Messung von zwei unterschiedlichen Ableitungen von Magnetfeldkomponenten erlauben (∂Bz/∂z und ∂Bx/∂x). - Hochempfindliche MFM-Sonden auf der Basis von ferromagnetischen Nanodraht-Oszillatoren, die koresonant an konventionelle Cantilever- Oszillatoren gekoppelt sind. - MFM-Sonden, deren ferromagnetische Elemente zweidimensionale, geschlossene Bahnkurven (Lissajous-Figuren) periodisch durchlaufen. - Ein MFM-Verfahren mit experimenteller Integration des Messsignales, welches zweidimensionale Bilder von kalibrierten Feldkomponenten im Gegensatz zur üblichen Messung von Feldableitungen liefert. - Eine vielversprechende Übertragung des zunächst für MFM entwickelten koresonanten Detektionsprinzips auf die Cantilever-Magnetometrie, bei der die hohe Empfindlichkeit eines Nanodraht-Oszillators mit konventionellen Detektionsmöglichkeiten von Cantilever-Biegeschwingungen kombiniert wird.
Publications
- Bidirectional quantitative force gradient microscopy, New J. Phys. 17, 013014 (2015)
C. F. Reiche, S. Vock, V. Neu, L. Schultz, B. Büchner, and T. Mühl
(See online at https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/1/013014) - Introduction of a co-resonant detection concept for mechanical oxcillation-based sensors, Nanotechn. 26, 335501 (2015)
C. F. Reiche, J. Körner, B. Büchner, and T. Mühl
(See online at https://doi.org/10.1088/0957-4484/26/33/335501) - Employing electromechanical analogies for co-resonantly coupled cantilever sensors, J. Sens. Sens. Syst. 6, 245 (2016)
J. Körner, C. F. Reiche, B. Büchner, T. Mühl, and G. Gerlach
(See online at https://doi.org/10.5194/jsss-5-245-2016) - Signal enhancement in cantilever magnetometry based on a co-resonantly coupled sensor, Beilstein J. Nanotechnol. 7, 1033 (2016)
J. Körner, C. F. Reiche, T. Gemming, B. Büchner, G. Gerlach, and T. Mühl
(See online at https://doi.org/10.3762/bjnano.7.96)
