ADF Highlight:CO修饰针尖定量原子力显微镜提高分辨率(PRL,2011)

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参考文献:

Z. Sun, M. P. Boneschanscher1, I. Swart, D. Vanmaekelbergh, and P. Liljeroth,Quantitative Atomic Force Microscopy with Carbon Monoxide Terminated Tips. Physical Review Letters 106, 046104 (2011).

原子力显微镜(AFM)通过针尖吸附一个一氧化碳分子提高对机分子成像分辨率,本文详细研究了这种成像机制,以及分子弛豫在力谱实验中的角色。

该实验涉及两个CO分子间力的测量手段:一个CO分子吸附在Cu(111)单晶基底上,另一个在AFM针尖顶部。实验结果与ADF计算结果进行了比较。使用TZ2P基组,色散修正泛函PBE-D考虑范德华力,范德华力决定CO-CO分子之间的距离。

AFM-CO-tips

CO针尖:色散修正泛函DFT计算结果与实验结果比较

本文在两个层次上进行了计算:1)半定量层次,简单计算两个孤立CO分子之间的相互作用,来重现实验结果,但针尖-样品距离很短的时候,排斥作用被强烈过大估计;2)使用Cu4和Cu10团簇分别代表针尖模型及基底,包括了CO分子吸附结构的弛豫。

针尖-基底距离较小的时候,Pauli排斥力很强,会导致吸附的CO分子方向改变,来降低排斥力。这使得计算得到的相互作用能和实验更接近。

近距离中原子级别的重构限制了成像和力谱分辨率。这种效应在所有的用到分子针尖的非接触AFM实验中很普遍。

关键词:dispersion-corrected DFT (DFT-D)

 
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