Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї
In the framework of the analytical theory of electrocapillarity phenomena that arise in atomic force microscopy (AFM) experiments, the formation of a water meniscus under the AFM probe has been considered, and its dependence on the applied voltage has been analyzed. The non-uniformity of the electri...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2019
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019202 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2019202 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20192022019-04-14T18:47:27Z Influence of Electrocapillarity on the Water Meniscus Shape in the Atomic Force Microscopy Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї Eliseev, E. A. електрокапiлярнiсть атомно-силова мiкроскопiя водяний менiск рiвняння Ейлера–Лагранжа electrocapillarity atomic force microscopy water meniscus Euler–Lagrange equation - In the framework of the analytical theory of electrocapillarity phenomena that arise in atomic force microscopy (AFM) experiments, the formation of a water meniscus under the AFM probe has been considered, and its dependence on the applied voltage has been analyzed. The non-uniformity of the electric field produced by the AFM probe, the influences of gravitation forces on the meniscus height, and the dependence of the surface energy of a meniscus on its shape are taken into account self-consistently. The influence of a strong non-uniform electric field of the probe on the emergence conditions, size, and shape of the water meniscus is analyzed for the first time. The Euler–Lagrange partial differential equation and the corresponding boundary conditions making allowance for the non-uniform electric field of an AFM probe, the gravitation force, the meniscus surface tension, and the environmental humidity and describing the thermodynamics of the water meniscus formation in a self-consistent way are derived. The obtained numerical results are in agreement with known experimental data. У роботi розглянуто актуальнi питання аналiтичної теорiї явищ електрокапiлярностi, що виникають в АСМ-експериментi, а саме утворення водяного менiска пiд зондом АСМ та дослiджено вплив прикладеної електричної напруги. Враховано явища електрокапiлярностi в неоднорiдному електричному полi зонда АСМ, впливу сили тяжiння на висоту менiска та його поверхневу енергiю залежно вiд реальної форми, що має знаходитися самоузгодженим чином. Вперше проаналiзовано вплив такого специфiчного фактора, як сильна неоднорiднiсть електричного поля зонда, на умови виникнення, розмiри та форму водяного менiска. З урахуванням неоднорiдного електричного поля зонда АСМ, сили тяжiння, сили поверхневого натягу менiска та вологостi оточуючого середовища виведено диференцiальне рiвняння Ейлера–Лагранжа в частинних похiдних з граничними умовами, яке описує термодинамiку утворення водяного менiска самоузгодженим чином. Одержанi чисельнi результати описують вiдомi експериментальнi данi. Publishing house "Academperiodika" 2019-01-15 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019202 10.15407/ujpe60.08.0799 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 60 No. 8 (2015); 796 Український фізичний журнал; Том 60 № 8 (2015); 796 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe60.08 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019202/1171 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019202/1172 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| topic |
електрокапiлярнiсть атомно-силова мiкроскопiя водяний менiск рiвняння Ейлера–Лагранжа electrocapillarity atomic force microscopy water meniscus Euler–Lagrange equation - |
| spellingShingle |
електрокапiлярнiсть атомно-силова мiкроскопiя водяний менiск рiвняння Ейлера–Лагранжа electrocapillarity atomic force microscopy water meniscus Euler–Lagrange equation - Eliseev, E. A. Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| topic_facet |
електрокапiлярнiсть атомно-силова мiкроскопiя водяний менiск рiвняння Ейлера–Лагранжа electrocapillarity atomic force microscopy water meniscus Euler–Lagrange equation - |
| format |
Article |
| author |
Eliseev, E. A. |
| author_facet |
Eliseev, E. A. |
| author_sort |
Eliseev, E. A. |
| title |
Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_short |
Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_full |
Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_fullStr |
Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_full_unstemmed |
Вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_sort |
вплив електрокапiлярностi на форму водяного менiска в атомно-силовiй мiкроскопiї |
| title_alt |
Influence of Electrocapillarity on the Water Meniscus Shape in the Atomic Force Microscopy |
| description |
In the framework of the analytical theory of electrocapillarity phenomena that arise in atomic force microscopy (AFM) experiments, the formation of a water meniscus under the AFM probe has been considered, and its dependence on the applied voltage has been analyzed. The non-uniformity of the electric field produced by the AFM probe, the influences of gravitation forces on the meniscus height, and the dependence of the surface energy of a meniscus on its shape are taken into account self-consistently. The influence of a strong non-uniform electric field of the probe on the emergence conditions, size, and shape of the water meniscus is analyzed for the first time. The Euler–Lagrange partial differential equation and the corresponding boundary conditions making allowance for the non-uniform electric field of an AFM probe, the gravitation force, the meniscus surface tension, and the environmental humidity and describing the thermodynamics of the water meniscus formation in a self-consistent way are derived. The obtained numerical results are in agreement with known experimental data. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019202 |
| work_keys_str_mv |
AT eliseevea influenceofelectrocapillarityonthewatermeniscusshapeintheatomicforcemicroscopy AT eliseevea vplivelektrokapilârnostinaformuvodânogomeniskavatomnosilovijmikroskopií |
| first_indexed |
2023-03-24T08:57:31Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:57:31Z |
| _version_ |
1795757671053262848 |