(Phys.org) - Pesquisadores do NIST Center for Nanoscale Science and Technology desenvolveram sensores optomecânicos no chip para microscopia de força atômica (AFM) que estendem a gama de propriedades mecânicas encontradas em cantiléveres AFM comerciais, potencialmente permitindo o uso dessa tecnologia para estudar uma ampla variedade de sistemas físicos. AFM é uma ferramenta importante para a metrologia de superfície que mede as interações locais ponta-superfície, digitalizando uma sonda cantilever flexível sobre uma superfície, mas o volumoso sistema óptico de espaço livre comumente usado para detectar o movimento da sonda impõe limites à sensibilidade e versatilidade da ferramenta.

Anteriormente, a equipe do NIST demonstrou uma alternativa, plataforma de detecção em escala de chip com uma abordagem de leitura mais versátil em que uma sonda nanocantilever foi integrada com detecção de movimento interferométrico fornecida por um ressonador óptico de baixa perda que pode ser acoplado através de fibra óptica a fontes ópticas padrão e detectores. Esta abordagem alcançou notável sensibilidade de deslocamento. No trabalho anterior, a constante da mola cantilever, ou rigidez, foi fixado em um valor moderado; Contudo, em outras aplicações, a constante da mola pode precisar ser muito menor (para estudar materiais macios ou na detecção de força fraca) ou muito maior (para imagens de alta resolução). Idealmente, esta faixa de constantes de mola seria alcançada sem sacrificar a sensibilidade de deslocamento ou o tempo de resposta.

No trabalho atual, os autores mostram que a escala geométrica das dimensões do cantilever e do ressonador óptico pode permitir uma variação na constante da mola do cantilever em mais de quatro ordens de magnitude, desde dispositivos dez vezes mais suaves do que o design original até mil vezes mais rígidos. Mais importante, esses cantiléveres mantêm sua alta sensibilidade de deslocamento e alcançam tempos de resposta de medição centenas de vezes mais rápidos do que os cantiléveres comerciais com constantes de mola semelhantes. O trabalho futuro se concentrará na integração desta plataforma de sensor em um sistema AFM comercial.