Agradecemos M. Hempenius e E. Benetti para discussões frutíferas, Y. Yu para verificação cuidadosa da receita, M. Vlot para o design da imagem da Figura 1, C. Padberg e K. Smit para suporte técnico. EK reconhece a Organização Holandesa para Pesquisa Científica (NWO, TOP Grant 700.56.322, Macromolecular Nanotecnologia com Stimulus Polymers Responsive) pelo apoio financeiro. SdB tem sido apoiado pela Fundação para a investigação fundamental sobre Matter (FOM), que é apoiado financeiramente pela Organização Holandesa para Pesquisa Científica (NWO).

NOTA: A Figura 2 ilustra o procedimento de preparação da amostra. Escovas substratos poliméricos foram enxertados de silício (Si) (caminho (a)), a partir de substratos revestidos com ouro (100 nm de ouro evaporada em lâmina de silício tendo uma camada de Cr de adesão de 10 nm, o caminho (b)), e a partir de sondas de AFM coloidais de ouro (6 mm de diâmetro, o caminho (c)) pela superfície iniciado átomo de transferência de polimerização radical (SI-ATRP) 24. As medidas de AFM foram realizados em um multimodo AFM com a cabeça de baixo ruído, vertical envolver scanner e uma célula de líquido. Preparação 1. Amostra <ol><li> Preparação do substrato <ol><li> Iniciador de deposição em superfícies de silício. <ol><li> Limpe os substratos de silício com clorofórmio, depois solução piranha Em seguida, lavar com água purificada, etanol e clorofórmio. </li><li> Colocar os suportes secos num exsicador em torno de um frasco contendo 50 jil (3-aminopropil) trietoxissilano. </li><li> Evacuar a sagacidade dessecadorha bomba de palhetas rotativas para 15 min e fechá-lo posteriormente. Permitir que a deposição de vapor para continuar S / N. </li><li> Prepara-se uma solução de 40 ml de tolueno (desgaseificados) e 40 ul de trietilamina num balão de Erlenmeyer. </li><li> Colocar os substratos no frasco e adicionar gota a gota, 40 ul de 2-bromo-2-metilpropionilo. Manter os substratos na solução, para evitar a deposição de cristais de sal formados em solução. </li><li> Agita-se a solução durante 4 horas. </li><li> Lavar os substratos com tolueno e etanol. Em seguida, coloque os substratos para dentro de frascos de polimerização. </li></ol></li><li> Iniciador de deposição em superfícies de ouro <ol><li> Prepara-se uma solução de monocamada: dissolver o ácido 2-bromo-2-metil-propiónico 11- [11- (2-bromo-2-metil-propioniloxi) -undecyldisulfanyl] undecilo éster em 20 ml de clorofórmio desgaseif içado (0,2 mM). </li><li> Transferência ca. 1,5 ml de solução em monocamada de um pequeno frasco, que foi previamente purgado com árgon. </li><li> Limpe os substratos revestidos a ouro com clorofórmio esolução piranha. Posteriormente enxágüe com água purificada, etanol e clorofórmio. </li><li> Mergulhar os substratos limpos na solução-monocamada e fechar o frasco. O Store / N em um lugar escuro. </li><li> Limpar as sondas de ouro coloidal com etanol e clorofórmio, mergulhando-os em solventes. </li><li> Mergulhar as sondas coloidais para o frasco contendo a solução de monocamada. Feche bem e mantê-lo em um lugar escuro O / N. </li><li> Remover os substratos a partir da solução, lava-se com clorofórmio e etanol. Em seguida, transferir os substratos revestidos de iniciador de polimerização para dentro do frasco. </li><li> Remover as sondas coloidais da solução monocamada, lava-se com clorofórmio e etanol. Em seguida, transferir cada sonda separadamente para dentro do frasco de polimerização. </li></ol></li></ol></li><li> Polimerização <ol><li> SI-ATRP de PMMA <ol><li> Purga-se o balão e frascos, contendo os substratos coberto de ambos iniciador (Si) e ouro coloidal e as sondas com Argpor 30 min. </li><li> Dissolve-se 10 g de metacrilato de metilo (MMA) no meio de PRTA (mistura de água / 10 ml de metanol com uma razão 5: 1) e desgaseificar a solução durante 2 h. </li><li> Adicionar 145 mg de CuBr e 320 mg de 2,2-bipiridina em um balão equipado com uma barra de agitação magnética, e deoxygenize por 3 ciclos de vácuo-Ar aterro. </li><li> Transferir a solução de monómero desgaseificado para o frasco (contendo a cobre) e agita-se durante mais 15 min, até que uma solução castanha clara é observada. </li><li> Coloque uma agulha de uma seringa de 2 ml e lave a agulha e a seringa com árgon 2-3 vezes. </li><li> Retirar 1 mL de solução de polimerização com a seringa e injectar o conteúdo para o pequeno frasco da reacção, que contém a sonda colóide. </li><li> Retirar a solução restante com a seringa e injetar o conteúdo no frasco de reação, contendo os suportes planos. Adicionar solução suficiente para submergir completamente cada amostra. </li><li> Realizar a polimerização durante 40 horas à TA. </li><li> Remover as amostras a partir da polimerização em solução e lava-se com etanol e clorofórmio em vários ciclos. A coloração da amostra indica a presença da escova. </li><li> Finalmente, os substratos secar sob uma corrente de azoto. </li><li> Mantenha superfícies planas em uma caixa de nitrogênio. Loja escova polímero sondas modificado em tolueno. </li></ol></li><li> SI-ATRP de 10 PNIPAM <ol><li> Purga-se o balão e frascos, contendo os substratos coberto de ambos iniciador (Si) e de ouro e os colóides sondas com árgon durante 30 min. </li><li> Dissolve-se 5,6 g de N -isopropylacrylamide e 320 ul PMDETA no meio ATRP (1,6 ml de água e 18 ml de metanol) e desgaseificar a solução durante 2 h. </li><li> Adicionar 76 mg de CuBr em um balão equipado com uma barra de agitação magnética, e deoxygenize por 3 ciclos de vácuo-Ar aterro. </li><li> Transferir a solução de monómero desgaseificado para o balão que contém o cobre. Agita-se durante mais 15 min, até que uma solução verde clara é observada. </li&gt; <li> Coloque uma agulha de uma seringa de 2 ml e lave a agulha e a seringa com árgon 2-3 vezes. </li><li> Retirar 1 mL de solução de polimerização com a seringa e injectar o conteúdo para o pequeno frasco da reacção, que contém a sonda colóide. Repita o procedimento para todas as sondas. </li><li> Extrair a solução restante com a seringa e injectar o conteúdo para o balão de reacção, contendo os substratos planos. Adicionar solução suficiente para submergir completamente cada amostra. </li><li> Realizar a polimerização durante 2 horas à temperatura ambiente. </li><li> Retirar amostras da solução de polimerização e lava-se com etanol e água por meio de vários ciclos. O aparecimento de cor a amostra indica a presença da escova. </li><li> Imergir a amostra em solução de EDTA 0,1 M e mantê-lo na solução de O / N para remover todo o cobre. Lava-se com água purificada e etanol. </li><li> Manter as superfícies planas em uma caixa de nitrogênio. Guarde a escova PNIPAM sondas modificados em água purificada. </li></ol></li></ol></li><li> Caracterização Brush, Fourier Transform Infrared (Figura 3) NOTA: O uso de pastagem de ângulo modo FTIR para escovas de polímeros em substrato de ouro e transmissão modo FTIR para escovas de polímeros em substrato de Si. Seque todas as amostras cuidadosamente. Qualquer contaminação da água e solvente pode causar sérios danos do detector. <ol><li> Colocar o equipamento de acordo com o manual fornecido pelo fabricante. </li><li> Defina os seguintes parâmetros para a medição da amostra: faixa entre 900 e 3.700 centímetros -1 com uma resolução de 4 cm -1 e média de 32 scans em cada medição. </li><li> Limpar um substrato em branco de acordo com o protocolo utilizado para a preparação da amostra, secar cuidadosamente e colocá-lo para a câmara de medição. </li><li> Aplicar vácuo durante 4 h. Em seguida, gravar uma verificação em segundo plano. </li><li> Retire a amostra em branco e coloque o pincel polímero amostra seca revestido na câmara de amostra. </li><li> Aplicar vácuo no SAMPLe câmara e gravar uma amostra-scan a cada 30 minutos durante 5 h. </li><li> Identificar todos os picos nos espectros para confirmar a composição química do polímero escova. (Analisar apenas os scans com uma linha de base reta.) </li></ol></li></ol> 2. Medição AFM <ol><li> Raspe a escova PMMA substrato coberto cuidadosamente com uma agulha, enxagua-se com um bom solvente para remover o excesso de polímero e secá-lo. </li><li> Montar as amostras no aparelho de AFM e montar a sonda no líquido celular. </li><li> Alinhar o laser na extremidade do braço de suporte. </li><li> Com o uso da câmera, alinhe a ponta de cima um arranhão. </li><li> Antes de se aproximar e envolver a ponta, defina o tamanho de digitalização 0 nm. Em seguida, envolver a ponta para a superfície. </li><li> Ir para &#39;modo de rampa &quot;e determinar a sensibilidade deflexão via curvas força distância. Calibrar a constante de mola normal utilizando a &#39;sintonia térmica &quot;, como implementado no software e na primavera torsional o constantef do cantilever usando o método de Wagner et al. 25 <ol><li> Capturar o ruído térmico à torção do braço de suporte ao ar durante 2 segundos utilizando a captura de dados de alta velocidade no software (6,25 MHz). </li><li> Converta o ruído térmico dentro da densidade espectral de potência (V 2 / Hz), utilizando a transformada de Fourier. </li><li> Determinar a ressonância fundamental e o factor de qualidade do ar em cantilever usando o pico de ressonância na densidade espectral de potência e a equação para um oscilador harmónico simples incluindo o ruído de linha de base (eq. 2 de 25 Ref.). </li><li> Calcula-se a constante de mola de torção usando as dimensões inplane do cantilever (comprimento e largura), a densidade e viscosidade do meio circundante (ar) e o factor qualidade e frequência de ressonância determinada no passo 2.6.3, utilizando o método de Sader 26. NOTA: Nós usamos a ferramenta fornecida no site da John Sader: www.ampc.ms.unimelb.edu.au/afm/calibration.html. </li><li> Calculate a sensibilidade ângulo de deflexão torcional do cantilever usando eq. 6 e 7 de Ref. 25. </li><li> Converter a constante da mola de torção e a sensibilidade de deflexão para a constante da mola e a deflexão sensibilidade lateral usando o tamanho do colóide, a espessura do braço de suporte e eq. 8 de Ref. 25. NOTA: o sinal de detecção pode agora ser convertida numa força através de: força [N] = constante de mola laterais [N / m] * sensibilidade deformação lateral [m / V] * sinal do detector [V]. </li></ol></li><li> Medir a altura da escova do pincel seco pela imagem da escova em um zero ao menor valor nominal deflexão possível. Determine a altura escova partir da linha da scans da imagem capturada. </li><li> Solvato a escova de acetofenona, aplicando-o suavemente para a superfície com uma seringa. NOTA: A cor das mudanças de exemplo como o solvente se evapora. Isto permite que o processo de secagem seguinte. </li><li> Montar a amostra para a AFM. Alinhar o sinal de laser vertical para-1,0 V. Definir o ponto de ajuste de deflexão a 0 V e envolver o cantilever e superfície. NOTA: Depois de trazer o braço de suporte em contacto com a superfície, a acetofenona se move para a escova sobre o colóide de criar uma ponte entre a ponta capilar e a superfície. </li><li> Defina o tamanho da digitalização a 40 um, desativar os eixos de varredura lenta e definir imagem proporção a 1: 4. Grave a altura e os canais de imagem atrito (tanto de rastreamento e de retorno). </li><li> Quando as imagens são capturadas retirar o cantilever. </li><li> Aplique uma gota de água sobre a superfície coberta de escova a PNIPAM, para solvatar a escova PNIPAM. </li><li> Levantar a cabeça e substituir rapidamente a superfície de PMMA pela superfície PNIPAM solvatada para criar o sistema imiscível. Seja rápido ao trocar as superfícies, para evitar a evaporação da acetofenona da escova PMMA na sonda coloidal. </li><li> Envolva a ponta e superfície, e gravar imagens com mesmos parâmetros que anteriormente. </li></ol>

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J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+forces+in+flowing+soft+matter.">Transient forces in flowing soft matter.</a> Soft Matter. 5, 4401-4411 (2009).</li><li>Chen, M., Briscoe, W. H., Armes, S. P., Klein, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lubrication+at+Physiological+Pressures+by+Polyzwitterionic+Brushes.">Lubrication at Physiological Pressures by Polyzwitterionic Brushes.</a> Science. 323, 1698-1701 (2009).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Os resultados apresentados mostram que o atrito, para sistemas de escovas imiscíveis solvatadas individualmente, é fortemente reduzido em comparação com os sistemas tradicionais de miscíveis duas das mesmas escovas solvatadas. A absorvância preferencial dos diferentes solventes nas duas escovas que impede as escovas de interdigitação e, consequentemente, uma importante fonte de desgaste e degradação no polímero escova atrito é eliminada. O método apresentado é portanto fundamentalmente diferente de deslizar hidrofílica seca sobre escovas hidrofóbicas, em que o atrito vai ser determinados por interacções específicas de escova 27. De facto, após a tosquia de PMMA em PNIPAM (recolhida altura 166 nm) sem solventes, verificou-se que o atrito era 50% mais elevada em comparação com PMMA secar em PMMA (recolhida altura 236 m). Como já foi referido, logo nas notas da seção &quot;Protocolo&quot;, há um par de pontos cruciais que precisam ser mantidos em mente durante a execução denestas experiências particulares: Em primeiro lugar, acetofenona é um melhor solvente para PNIPAM do que a água. Assim, deve ser tomado cuidado para que acetofenona não entra na escova PNIPAM molhando o pincel PNIPAM com água em abundância. Desde acetofenona e água não se misturam, a acetofenona agora não entrar na escova PNIPAM. É por isso que nós não imergir completamente o nosso sistema de acetofenona, mas em vez disso criou uma capilar acetofenona para o sistema miscível. Outra razão para a imersão incompleta é que os resultados completos de imersão em hidrodinâmica muito forte, de tal forma que analisamos somente a arrastar Stokes no colóide e cantilever. Em segundo lugar, nas experiências de AFM as constantes de mola de torção e normais são acopladas. Cantilevers com uma constante de mola baixa normal também terá uma constante de mola de torção relativamente baixo e vice-versa. Isso limita o coeficiente de atrito menor medida com&gt; 10 -3. Assim, a fim de medir a redução do atrito total, o atrito para as miscible sistema tem de ser elevada. Isto é conseguido através da utilização das escovas de alta densidade de comprimento e uma velocidade relativamente elevada tensão de corte de tipicamente 100 m / seg. Além disso, a capilaridade entre as escovas também aumenta as forças de atrito. Nós medimos o coeficiente de atrito menor, para um sistema de imiscíveis 22, de μ = 0,003 sob uma tensão normal estimado de 200 kPa. Usando as mesmas condições experimentais, verificou-se que μ = 0,15 para o sistema miscível. Note-se que as experiências foram realizadas em um ambiente laboratorial controlado e que as superfícies utilizadas na indústria não são tão ideal quanto utilizado nas experiências apresentadas. A maioria das superfícies têm uma distribuição não uniforme rugosidade 28 e, portanto, muitas asperezas de diferentes formas e tamanhos. Durante a colisão de dois asperezas de rolamento da escova, o atrito é composto de diferentes canais de dissipação de 29. Próxima ao estado estacionário mecanismos de dissipação, como interdigitação e de escoamento do solvente, não haverá efeitos de histerese da forma 30, devido ao tempo de relaxação lenta de polímeros e de solvente. Além disso, os capilares são formados e quebrado. Nos sistemas de pincel miscível tradicionalmente utilizados, interdigitation transitória 31 amplifica histerese forma- e capilar. Com o sistema aqui apresentado imiscível, interdigitação transiente é também eliminado. Além disso, a histerese capilar pode ser contornado pela aplicação de dois solventes imiscíveis. Portanto, também para o mais comum superfícies ásperas, atrito e desgaste vai ser reduzido utilizando sistemas escova imiscíveis 22. A principal fonte de atrito que resta é escova de deformação. Ancoragem polyzwitterionic polímeros, que são conhecidos pela sua intrínseca baixa fricção 32, sobre uma das superfícies pode minimizar este último. Em tais sistemas, a pressão osmótica do solvente é elevado, resultando em pouca deformação escova sob elevadas cargas normais. Ométodo apresentado de sistemas de escovas imiscíveis pode ser aplicada em praticamente qualquer sistema onde o baixo atrito é desejável. As funções de método bem sob altas pressões. No entanto, o cuidado deve ser tomado para que a temperatura é mantida em torno de RT. As temperaturas elevadas danificar os polímeros, o que fará com líquido de fluxo para fora de contacto e, consequentemente, o elevado atrito. Exemplos de aplicação em potencial são: seringas, sistemas de pistão, rolamentos do eixo e dobradiças.

Lubrificantes Perfeito reduzir o atrito e desgaste para os sólidos em movimento relativo, mesmo quando as cargas normais são elevados. Para conseguir isso, o lubrificante deve permanecer em contacto durante o deslizamento e em repouso. No entanto, sob uma carga normal positivo, líquidos simples, de baixa viscosidade são rapidamente expulsos da área de contato e os óleos ainda maior viscosidade são expulsos eventualmente. No entanto, os contatos biológicos, por exemplo, nas articulações humanas, permanecem lubrificadas com fluidos de baixa viscosidade em todos os momentos. Natureza percebe essa lubrificação eficiente usando cadeias de açúcar ligadas a superfícies sólidas 1. As cadeias de açúcar hidrofílicos manter um líquido aquoso em contacto, desde que a pressão normal não exceda a pressão osmótica do solvente 2. Portanto, muito esforço tem sido dirigido para imitar lubrificantes biológicos por enxertia de polímeros às superfícies sólidas que formam os chamados polímeros escovas 3-12. Quando dois polímero adversáriaescovas são postos em contacto, os segmentos das cadeias de polímero de um lado pode mover-se para os segmentos da cadeia de escova no lado oposto. Este efeito é chamado interdigitation 13. Quando as escovas estão em movimento de deslizamento relativo, interdigitation é a principal fonte de desgaste e atrito 14 15-17. De fato, recentemente, as relações de atrito-velocidade para correr escovas de polímero ter sido derivado 18. Estas leis de escala são baseados em interdigitação e a consequente alongamento e flexão dos polímeros sobre deslizante. As principais características de acordo com resultados de experimentos de superfície aparelhos forças 19 e de dinâmica molecular (MD) simulações 20. Neste último o grau de sobreposição pode ser directamente quantificada. Além disso, foi mostrado que a sobreposição entre as escovas de polielectrólito pode ser controlado pela aplicação de um campo eléctrico 21. Assim, se interdigitation pode ser contornado, atrito e desgaste nestes sistemas seria significantly reduzida. Em recente publicação 22 nós mostramos via simulações de DM que dois sistemas escova polímero solvatados imiscíveis evitar sobreposição entre as escovas. Além disso, após correr os pincéis, encontramos uma diminuição da força de atrito por duas ordens de magnitude em comparação com os sistemas tradicionais de pincel miscíveis, em excelente concordância com o nosso microscopia de força atômica (AFM) medições. Aqui, vamos explicar em detalhes como configurar os experimentos AFM de Ref. 22. O princípio básico é esboçado na Figura 1. Nas duas superfícies de contra-escovas, duas diferentes, cada solvatada pelo seu próprio solvente preferido, são necessários. Nesta configuração cada uma das escovas permanece no seu próprio solvente. Por conseguinte, segmentos de polímero a partir de uma escova não penetrar a outra escova. Poli (metacrilato de metilo) (PMMA) é enxertado a partir de uma sonda de AFM coloidal e o pincel é solvatada pelo acetofenona. A partir da superfície plana poli (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) é enxertado e solvatado em água. Para comparar o atual sistema para sistemas miscíveis tradicionais, uma segunda contra-superfície plana tendo um pincel PMMA solvatado em acetofenona é feita. A força de atrito de deslizamento medido mediante o sistema imiscível de PMMA em PNIPAM é aproximadamente 1% do atrito para o sistema miscível em PMMA do PMMA. Note-se que o uso destes sistemas de escova em particular é apenas um exemplo. O método apresentado é genérico e funciona devido a absorvância preferencial de solventes nas diferentes escovas. Portanto, mais tipos de escovas Espera-se que seja aplicável, desde que os solventes escolhidos de-mistura das duas escovas. O efeito é amplificado utilizando dois solventes não-mistura (como acetofenona e água) de tal modo que um fluido-em-deslizante fluido escorregadio adicional interface é criada 22,23.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="974">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:108px;">Company</td>
			<td style="width:105px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:520px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Methyl methacrylate</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>M55909&#160;</td>
			<td>Monomer for PMMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">3-aminopropyl)triethoxysilane</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>440140</td>
			<td>vapor deposited silane monolayer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">triethylamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>T0886</td>
			<td>Reagent for the ATRP initiator moiety coupling.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-bromo-2-methylpropionyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>252271</td>
			<td>ATRP initiator moiety.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">toluene</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">20150501</td>
			<td>Coupling medium for ATRP moiety</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CuBr</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>212865</td>
			<td>ATRP catalyst.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2,2&#8242;-Bipyridyl</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>14453</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of MMA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N,N,N&#8242;,N&#8242;&#8242;,N&#8242;&#8242;-Pentamethyldiethylenetriamine</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>369497</td>
			<td>Cu complexing ligand for ATRP of NIPAM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">acetic acid 98-100%</td>
			<td style="width:108px;">Merck</td>
			<td>8187551000</td>
			<td>For&#160; cleaning CuBr.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sulfuric acid</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>320501</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Hydrogen peroxide 33%</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">&#160;1.07210.1000</td>
			<td>For the preparation of Piranha solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ethanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;">1.00983.1000</td>
			<td>For cleaning substrates.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Basic aluminum oxide 60&#160;</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Merck</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>For cleaning monomers.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chloroform</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">3080501</td>
			<td>For monolayer deposition and substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Methanol</td>
			<td style="width:108px;">&#160;Biosolve</td>
			<td style="width:105px;">13680501</td>
			<td>For polymerization medium.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Acetophenone</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>&#160;102410010</td>
			<td>For AFM measurement environment.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">N-isopropyl acrylamide</td>
			<td style="width:108px;">Acros Organics</td>
			<td>412780250</td>
			<td>Monomer for PNIPAM synthesis, recrystallized from toluene/hexane</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Poly(ethylene glycol) methacrylate&#160;</td>
			<td style="width:108px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>409529</td>
			<td>Monomer for Si-POEGMA synthesis, cleaned by pressing through a basic alumina column.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;">MilliQ water</td>
			<td style="width:108px;">MilliQ Advantage A 10 purification system&#160;</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">ATRP medium, AFM measurement environment 
			and for substrate cleaning.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Silicon substrates&#160;</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">Gold coated substrates</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;">AFM probe, CP-FM-Au,&#160;</td>
			<td style="width:108px;">SQube</td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td>AFM measurement</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:241px;">dithiodiundecane-11,1-diybis[2-bromo-2-methlpropanoate] (DTPR)</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td style="width:520px;">Initiator, for Si-ATRP on gold surfaces. 
			Synthesized according to Macromolecules, 2000, 33,597.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:241px;"></td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:105px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Atomic Frorce Microscope</td>
			<td colspan="2">Bruker Multimode V controller</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation and friction force microscopy measurements of immiscible, opposing polymer brushes

Escovas de polímero solvatadas são bem conhecidos para lubrificar os contactos de alta pressão, porque podem suportar uma carga positiva normal, mantendo baixo atrito na interface. No entanto, estes sistemas podem ser sensíveis ao desgaste devido à interdigitação das escovas opostas. Em recente publicação, mostramos via simulações de dinâmica molecular e experimentos de microscopia de força atômica, que o uso de um sistema de escova de polímeros imiscíveis encerra o substrato e as superfícies deslizantes, respectivamente, pode eliminar tais interdigitation. Como conseqüência, o desgaste nos contatos é reduzida. Além disso, a força de atrito é duas ordens de grandeza mais baixa em comparação com os sistemas tradicionais de polímeros miscível escova. Assim, este novo sistema proposto tem um grande potencial para aplicação na indústria. Aqui, a metodologia para a construção de um sistema de escova polímero imiscível de duas escovas diferentes, cada um pela sua própria solvatadas solvente preferido é apresentado. O procedimento como enxertar poly (N -isopropylacrylamide) (PNIPAM) a partir de uma superfície plana e poli (metacrilato de metilo) (PMMA) proveniente de um microscópio de força atómica (AFM) sonda coloidal é descrito. PNIPAM é solvatado em água e PMMA de acetofenona. Via medições AFM força de atrito, é mostrado que o atrito para este sistema é realmente reduzido por duas ordens de magnitude em comparação com o sistema miscível de PMMA em PMMA solvatado em acetofenona.

A Figura 4 mostra traços representativos força AFM em cima de correr tanto a sistemas escova polímero imiscíveis e miscíveis. A força de atrito F é normalizado pela força de atrito no estado estacionário deslizante F sym para o simétrico, sistema miscível. A altura escova inchado nestas experiências foi 1.010 nm para PMMA e 532 nm para PNIPAM. Os vestígios de força são capturados depois de seguir o procedimento descrito na secção protocolo. Neste experimento, a superfície foi movido para trás e para a frente com uma velocidade v de 80 mm / s, enquanto a aplicação de uma carga normal de 30 nN. A diferença na força de atrito para a (painel da esquerda) e miscível imiscíveis sistemas de escova (painel da direita) pode ser claramente observada. A força de atrito no estado estacionário no painel da esquerda é 90x maior que a força de atrito no estado estacionário no painel direito. Para o sistema imiscível a força de atrito é medido tipicamente 0,5-2% da força de fricção f medidoou o sistema miscível. Embora a redução exacta atrito depende da densidade de enxertia, grau de polimerização, a quantidade de solvente, e (fracamente) sobre a carga normal e velocidade de deslizamento, é sempre cerca de duas ordens de grandeza. Se se aumentar a velocidade de deslizamento para o sistema acima descrito por um factor de 5 (para 400 mm / seg), a redução de atrito diminui de 2%. Se aumentarmos a carga normal por um fator 10 (300 nN), a redução de atrito diminui em 3%. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig1highres.jpg" /> Figura 1. esboço esquemático da configuração. Painel esquerdo mostra o sistema miscível, onde os mesmos são polímeros enxertados a partir da superfície e o colóide. As escovas são solvatada em um líquido de fase única. O painel da direita mostra o sistema imiscíveis de duas escovas de polímeros diferentes. Cada escova é solvatado em seu próprio líquido preferido. Na tradicionalsistemas miscíveis os polímeros das escovas opostas se sobrepõem. Para o sistema imiscível, escovas opostas não interdigitam, tais que a fricção e desgaste durante o deslizamento é reduzida. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" width="700px" /> Figura 2. esboço esquemático do processo de preparação da amostra tal como descrito na secção de protocolos. Da esquerda para a direita mostra o procedimento de preparação da escova através de deposição de iniciador e a superfície de transferência de átomo de polimerização iniciada radicais (SI ATRP). Path (A) descreve as escovas enxertadas de superfícies de silício, (B) escovas enxertadas de superfícies de silício revestido de ouro e (c) As escovas enxertadas de colóides de ouro em sondas de microscopia de força atômica. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52285/52285fig2highres.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver al</a>versão Arger desta figura. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig3highres.jpg" /> Figura 3. FTIR espectros do PMMA (azul) e PNIPAM (verde) escovas de silício (linhas grossas) e ouro (linhas finas). Os dados foram obtidos a partir de Suppl. Mat. de Ref. 22. números de onda de PMMA (cm - 1): 3,050-2,990 (CH vibração de alongamento), 1.730 C = O (ligação dupla vibração de alongamento), 1450 (CH 3 e CH 2 deformação de vibração), 1,260-1,040 (vibração ligação simples COC alongamento ), 880-960 (COC ligação simples deformação vibração). Em 1.730 centímetros - 1 a característica de alongamento pico do grupo C = O vibração é aparente números de onda PNIPAM (cm -1): 3289 (NH simétricas e vibração alongamento assimétrica), 3078, 2971, 2933, 2874 (CH assimétrica e simétrica de alongamento. vibração em -CH &lt;sub&gt; 2 -), 1635 (C = O vibração de alongamento), 1535 (amida II), 1458 (assimétricos CH deformações de flexão), 1386 (simétricos CH deformações de flexão), 1,366-1,170 (CN assimétricas vibrações de alongamento). Em 1635 e 1535 centímetros - uma das características de alongamento picos do grupo amida de vibração são aparentes. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52285/52285fig4highres.jpg" width="700px" /> Figura 4. Média, filtrada e alisou vestígios vigor após deslizar a sistemas imiscíveis (direita) miscível (esquerda) e (ajustado de Ref. 22). A superfície é movido frente e para trás em 40 mm a uma velocidade de varredura de 1 Hz e carga normal de 30 nN.

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Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

Preparação e Friction Microscopia de Força Medidas do Insolúvel, opondo-Polymer Brushes

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

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Research

JoVE Journal

Engineering

13.9K visualizações.  Forschungszentrum Jülich. The methodology to perform friction force microscopy experiments for contacting brushes is presented: Two polymer brushes that are grafted from (a) substrates and (b) colloidal probes are slid to show that, by using two contacting immiscible brush systems, friction in sliding contacts is reduced compared to miscible brush systems.

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Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be measured to ~10 pN by a laser and sectored detector, which can be converted to image topography. Amplitude modulation or &#8220;tapping mode&#8221; AFM involves the probe making intermittent contact with the surface while oscillating at its resonant frequency to produce an image. Used in conjunction with a fluid cell, tapping-mode AFM enables the imaging of biological macromolecules such as proteins in physiologically relevant conditions. Tapping-mode AFM requires manual tuning of the probe and frequent adjustments of a multitude of scanning parameters which can be challenging for inexperienced users. To obtain high-quality images, these adjustments are the most time consuming.
PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) produces an image by measuring a force response curve for every point of contact with the sample. With ScanAsyst software, PF-QNM can be automated. This software adjusts the set-point, drive frequency, scan rate, gains, and other important scanning parameters automatically for a given sample. Not only does this process protect both fragile probes and samples, it significantly reduces the time required to obtain high resolution images. PF-QNM is compatible for AFM imaging in fluid; therefore, it has extensive application for imaging biologically relevant materials.
The method presented in this paper describes the application of PF-QNM to obtain images of a bacterial red-light photoreceptor, RpBphP3 (P3), from photosynthetic R. palustris in its light-adapted state. Using this method, individual protein dimers of P3 and aggregates of dimers have been observed on a mica surface in the presence of an imaging buffer. With appropriate adjustments to surface and/or solution concentration, this method may be generally applied to other biologically relevant macromolecules and soft materials.

A method for investigating the structure of a protein photoreceptor using atomic force microscopy (AFM) is described in this paper. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) reveals intact protein dimers on a mica surface.

Microscopia de Força Atômica da Red-Light fotorreceptores Usando Mapeamento PeakForce Quantitative nanomecânicos Propriedade

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

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Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown that when operated in amplitude-modulation (tapping) mode, atomic or molecular-level resolution images can be achieved over a wide range of soft and hard samples in liquid. In these situations, small oscillation amplitudes (SAM-AFM) enhance the resolution by exploiting the solvated liquid at the surface of the sample. Although the technique has been successfully applied across fields as diverse as materials science, biology and biophysics and surface chemistry, obtaining high-resolution images in liquid can still remain challenging for novice users. This is partly due to the large number of variables to control and optimize such as the choice of cantilever, the sample preparation, and the correct manipulation of the imaging parameters. Here, we present a protocol for achieving high-resolution images of hard and soft samples in fluid using SAM-AFM on a commercial instrument. Our goal is to provide a step-by-step practical guide to achieving high-resolution images, including the cleaning and preparation of the apparatus and the sample, the choice of cantilever and optimization of the imaging parameters. For each step, we explain the scientific rationale behind our choices to facilitate the adaptation of the methodology to every user's specific system.

We present a method for achieving sub-nanometer resolution images with amplitude-modulation (tapping mode) atomic force microscopy in liquid. The method is demonstrated on commercial atomic force microscopes. We explain the rationale behind our choices of parameters and suggest strategies for resolution optimization.

Sub-nanômetros de imagem resolução com Amplitude modulação Microscopia de Força Atômica no líquido

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex donor-acceptor emitters is presented. With a step-by-step procedure, readers will be able to repeat and produce OLED devices based on simple organic emitters. A patterning procedure allowing the creation of personalized indium tin oxide (ITO) shape is shown. This is followed by the evaporation of all layers, encapsulation and characterization of each individual device. The end goal is to present a procedure that will give the opportunity to repeat the information presented in cited publication but also using different compounds and structures in order to prepare efficient OLEDs.

A protocol for the production of simple structured organic light-emitting diodes (OLEDs) is presented.

Produção e caracterização de vácuo depositaram diodos emissores de luz orgânico

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex ...

Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry application was found in the automotive industry in 2003 for the aluminum alloy that was used in the rear doors of automobiles. Friction stir spot welding is mostly used in Al alloys to create lap joints. The benefits of friction stir spot welding include a nearly 80% melting temperature that lowers the thermal deformation welds without splashing compared to resistance spot welding. Friction stir spot welding includes 3 steps: plunging, stirring, and retraction. In the present study, other materials including high strength steel are also used in the friction stir welding method to create joints. DP780, whose traditional welding process involves the use of resistance spot welding, is one of several high strength steel materials used in the automotive industry. In this paper, DP780 was used for friction stir spot welding, and its microstructure and microhardness were measured. The microstructure data showed that there was a fusion zone with fine grain and a heat effect zone with island martensite. The microhardness results indicated that the center zone exhibited a greater degree of hardness compared with the base metal. All data indicated that the friction stir spot welding used in dual phase steel 780 can create a good lap joint. In the future, friction stir spot welding can be used in high-strength steel welding applied in industrial manufacturing processes.

Here, we present a friction stir spot welding (FSSW) protocol on dual phase 780 steel. A tool pin with high-speed rotation generates heat from friction to soften the material, and then, the pin plunges into 2 sheet joints to create the lap joint.

Gerando junções de regaço através da soldadura do ponto do stir da fricção no aço DP780

Friction stir spot welding (FSSW), a derivative of friction stir welding (FSW), is a solid-state welding technique that was developed in 1991. An industry ...

X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is employed simultaneously with other techniques within a multi-modal X-ray microscopy approach. An example is given herein combining XBIC with X-ray fluorescence to enable point-by-point correlations of the electrical performance with chemical composition. For the highest signal-to-noise ratio in XBIC measurements, lock-in amplification plays a crucial role. By this approach, the X-ray beam is modulated by an optical chopper upstream of the sample. The modulated X-ray beam induced electrical signal is amplified and demodulated to the chopper frequency using a lock-in amplifier. By optimizing low-pass filter settings, modulation frequency, and amplification amplitudes, noise can efficiently be suppressed for the extraction of a clear XBIC signal. A similar setup can be used to measure the X-ray beam induced voltage (XBIV). Beyond standard XBIC/XBIV measurements, XBIC can be measured with bias light or bias voltage applied such that outdoor working conditions of solar cells can be reproduced during in-situ and operando measurements. Ultimately, the multi-modal and multi-dimensional evaluation of electronic devices at the nanoscale enables new insights into the complex dependencies between composition, structure, and performance, which is an important step towards solving the materials&#39; paradigm.

A setup for X-ray beam induced current measurements at synchrotron beamlines is described. It unveils the nanoscale performance of solar cells and extends the suite of techniques for multi-modal X-ray microscopy. From wiring to signal-to-noise optimization, it is shown how to perform state-of-the-art XBIC measurements at a hard X-ray microprobe.

Medições de corrente induzida por feixe de raios x para microscopia de raios X multi-modal de células solares

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Hydrogen Charging of Aluminum using Friction in Water

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high amounts of hydrogen into aluminum based on the chemical reaction between water and non-oxide coated aluminum.

In order to introduce high amounts of hydrogen in aluminum and aluminum alloys, a new method of hydrogen charging was developed, called the friction in water procedure.

Carregamento de hidrogênio de alumínio usando atrito na água

A new method of hydrogen charging of aluminum was developed by means of a friction in water (FW) procedure. This procedure can easily introduce high ...

Co-localizing Kelvin Probe Force Microscopy with Other Microscopies and Spectroscopies: Selected Applications in Corrosion Characterization of Alloys

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin probe, both of which measure the Volta potential difference (VPD) between an oscillating probe tip and a sample surface by applying a nulling voltage equal in magnitude but opposite in sign to the tip-sample potential difference. By scanning a conductive KPFM probe over a sample surface, nanoscale variations in surface topography and potential can be mapped, identifying likely anodic and cathodic regions, as well as quantifying the inherent material driving force for galvanic corrosion.
Subsequent co-localization of KPFM Volta potential maps with advanced scanning electron microscopy (SEM) techniques, including back scattered electron (BSE) images, energy dispersive spectroscopy (EDS) elemental composition maps, and electron backscattered diffraction (EBSD) inverse pole figures can provide further insight into structure-property-performance relationships. Here, the results of several studies co-localizing KPFM with SEM on a wide variety of alloys of technological interest are presented, demonstrating the utility of combining these techniques at the nanoscale to elucidate corrosion initiation and propagation.
Important points to consider and potential pitfalls to avoid in such investigations are also highlighted: in particular, probe calibration and the potential confounding effects on the measured VPDs of the testing environment and sample surface, including ambient humidity (i.e., adsorbed water), surface reactions/oxidation, and polishing debris or other contaminants. Additionally, an example is provided of co-localizing a third technique, scanning confocal Raman microscopy, to demonstrate the general applicability and utility of the co-localization method to provide further structural insight beyond that afforded by electron microscopy-based techniques.

Kelvin probe force microscopy (KPFM) measures surface topography and differences in surface potential, while scanning electron microscopy (SEM) and associated spectroscopies can elucidate surface morphology, composition, crystallinity, and crystallographic orientation. Accordingly, the co-localization of SEM with KPFM can provide insight into the effects of nanoscale composition and surface structure on corrosion.

Co-localização Kelvin Sonbe Force Microscopy com outras microscopias e espectroscopias: aplicações selecionadas na caracterização de corrosão de ligas

Kelvin probe force microscopy (KPFM), sometimes referred to as surface potential microscopy, is the nanoscale version of the venerable scanning Kelvin ...

Optimizing Magnetic Force Microscopy Resolution and Sensitivity to Visualize Nanoscale Magnetic Domains

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force microscopy (AFM) probe whose tip has been magnetized vertically (i.e., perpendicular to the probe cantilever) is oscillated at a fixed height above the sample surface. The resultant shifts in the oscillation phase or frequency, which are proportional to the magnitude and sign of the vertical magnetic force gradient at each pixel location, are then tracked and mapped. Although the spatial resolution and sensitivity of the technique increases with decreasing lift height above the surface, this seemingly straightforward path to improved MFM images is complicated by considerations such as minimizing topographical artifacts due to shorter range van der Waals forces, increasing the oscillation amplitude to further improve sensitivity, and the presence of surface contaminants (in particular water due to humidity under ambient conditions). In addition, due to the orientation of the probe's magnetic dipole moment, MFM is intrinsically more sensitive to samples with an out-of-plane magnetization vector. Here, high-resolution topographical and magnetic phase images of single and bicomponent nanomagnet artificial spin-ice (ASI) arrays obtained in an inert (argon) atmosphere glovebox with &lt;0.1 ppm O2 and H2O are reported. Optimization of lift height and drive amplitude for high resolution and sensitivity while simultaneously avoiding the introduction of topographical artifacts is discussed, and detection of the stray magnetic fields emanating from either end of the nanoscale bar magnets (~250 nm long and &lt;100 nm wide) aligned in the plane of the ASI sample surface is shown. Likewise, using the example of a Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy (MSMA), MFM is demonstrated in an inert atmosphere with magnetic phase sensitivity capable of resolving a series of adjacent magnetic domains each ~200 nm wide.

Magnetic force microscopy (MFM) employs a vertically magnetized atomic force microscopy probe to measure sample topography and local magnetic field strength with nanoscale resolution. Optimizing MFM spatial resolution and sensitivity requires balancing decreasing lift height against increasing drive (oscillation) amplitude, and benefits from operating in an inert atmosphere glovebox.

Otimizando a resolução e a sensibilidade da microscopia de força magnética para visualizar domínios magnéticos em nanoescala

Magnetic force microscopy (MFM) enables mapping local magnetic fields across a sample surface with nanoscale resolution. To perform MFM, an atomic force ...

Atomic Force Microscopy Cantilever-Based Nanoindentation: Mechanical Property Measurements at the Nanoscale in Air and Fluid

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by the probe tip and its contact area with the sample can be quantified, it is possible to determine the nanoscale mechanical properties (e.g., elastic or Young&#39;s modulus) of the surface being probed. A detailed procedure for performing quantitative AFM cantilever-based nanoindentation experiments is provided here, with representative examples of how the technique can be applied to determine the elastic moduli of a wide variety of sample types, ranging from kPa to GPa. These include live mesenchymal stem cells (MSCs) and nuclei in physiological buffer, resin-embedded dehydrated loblolly pine cross-sections, and Bakken shales of varying composition.
Additionally, AFM cantilever-based nanoindentation is used to probe the rupture strength (i.e., breakthrough force) of phospholipid bilayers. Important practical considerations such as method choice and development, probe selection and calibration, region of interest identification, sample heterogeneity, feature size and aspect ratio, tip wear, surface roughness, and data analysis and measurement statistics are discussed to aid proper implementation of the technique. Finally, co-localization of AFM-derived nanomechanical maps with electron microscopy techniques that provide additional information regarding elemental composition is demonstrated.

Quantifying the contact area and force applied by an atomic force microscope (AFM) probe tip to a sample surface enables nanoscale mechanical property determination. Best practices to implement AFM cantilever-based nanoindentation in air or fluid on soft and hard samples to measure elastic modulus or other nanomechanical properties are discussed.

Nanoindentação baseada em cantilever por microscopia de força atômica: medidas de propriedades mecânicas em nanoescala no ar e fluido

An atomic force microscope (AFM) fundamentally measures the interaction between a nanoscale AFM probe tip and the sample surface. If the force applied by ...

Determination of the Friction Coefficients of Icy Pavements Under Different Amounts of Snowfall

Ice on road surfaces can lead to a significant decrease in the friction coefficient, thus endangering driving safety. However, there are still no studies that provide exact friction coefficient values for pavements covered in ice, which is detrimental to both road design and the selection of winter road maintenance measures. Therefore, this article presents an experimental method to determine the friction coefficient of icy road surfaces in the winter. A British portable tester (BPT), also known as a pendulum friction coefficient meter, was employed for the experiment. The experiment was divided into the following five steps: the preparation of the equipment, the calculation and analysis of the snowfall, equipment calibration, friction coefficient determination, and data analysis. The accuracy of the final experiment is directly affected by the equipment accuracy, which is described in detail. Moreover, this article suggests a method for calculating the ice thickness for corresponding amounts of snowfall. The results illustrate that even patchy ice formed by very light snowfall may lead to a significant decrease in the friction coefficient of the pavement, thus endangering driving safety. Additionally, the friction coefficient is at its peak when the ice thickness reaches 5 mm, meaning protection measures should be taken to avoid the formation of such ice.

Here, we present a method for determining the friction coefficient of pavements with different ice thicknesses indoors. The complete procedure includes the preparation of the equipment, the calculation and analysis of the snowfall, equipment calibration, friction coefficient determination, and data analysis.

Determinação dos coeficientes de atrito de pavimentos gelados sob diferentes quantidades de queda de neve

Ice on road surfaces can lead to a significant decrease in the friction coefficient, thus endangering driving safety. However, there are still no studies ...