【摘要】 使金属尖端功能化的最常见方法是从研究的表面拾取单个CO分子，Xe原子或有机分子。

使用惰性探针颗粒使原子力显微镜(AFM)的探针尖端功能化，构成了原子尺度上表面和吸附物的结构，机械，和化学研究的里程碑。特别是，金属尖端的化学钝化是在减少尖端-样品距离成像的关键，其中短程泡利斥力占主导地位，导致分辨率大幅提高。在这样的近距离成像通常是在非接触(NC-)原子力显微镜(AFM)模式下实现的，音叉悬臂在qPlus配置中。这种力传感器使振荡振幅下降到sub-ångström区域，其中原子尖端-表面相互作用反映在相对于其自由共振频率的频移Δf中。

 

使金属尖端功能化的最常见方法是从研究的表面拾取单个CO分子，Xe原子或有机分子。尽管取得了巨大的成功，但这种方法的一个主要局限性与探针颗粒与金属尖端基底之间的弱耦合有关。事实上，它导致了在泡利斥力区域的表面扫描过程中探测粒子的动态弯曲。这导致图像失真和有机纳米结构内键长的相关系统性高估。此外，在具有强烈变化的尖端样品电位(例如在分子间位点)的位点，这种尖端灵活性特别有问题，其中动态弯曲可导致人工对比度签名。

 

近年来，端氧铜(CuOx-)尖端作为尖端功能化的一种替代方法出现。在这里，氧原子以四面体结构与尖端的铜基共价结合。因此，与使用附着力较弱的探针粒子的方法相比，CuOx尖端的刚性要大得多。虽然最近对各种有机分子的研究表明，这显着减少了上述伪影，但在一个基准实验中，不同尖端的直接比较仍有待进行。此外，鉴于针尖功能化方法在标准化扫描探针显微镜实验中的巨大潜力，这种方法应该越来越多地应用于无机样本系统AFM测试。

 

我们直接比较了四个原子定义尖端，即Cu-，Xe-，CO-和O端铜尖端(CuOx-tip)的成像和力谱能力。利用纳米结构的氧化铜表面作为基准体系，我们发现铜尖端与表面氧反应，而化学惰性的Xe尖端和CO尖端允许进入排斥力体系，使得分辨率提高。然而，他们的高度灵活性导致成像伪影和他们的强烈钝化抑制化学对比度。较高的硬度和选择性增加的化学反应活性的CuOx尖端防止尖端弯曲伪影，并产生明显的化学对比。

 

1.Bertram Schulze Lammers , Damla Yesilpinar, Alexander Timmer, Zhixin Hu , Wei Ji, Saeed Amirjalayer, Harald Fuchs , Harry Mönig, Benchmarking atomically defined AFM tips for chemical-selective imaging, Nanoscale, 2021,13, 13617-13623.

 

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