Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 447-453 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6044700

Contact AFM on soft surfaces: Elasticity and friction effects

Christian Frétigny et Marie-Claire Boisset

CNRS URA 1428, ESPCI/LPQ, 10 rue Vauquelin, F-75231 Paris Cedex 05, France

Abstract
We present contact AFM images of an annealed film of latex balls of 5° glass transition temperature. Surface appears to be constituted of an hexagonal arrangement of flatten spheres. Contrast is seen to depend very much on the applied load and on the scan direction: spheres appear concave or convex according to these parameters. An analysis of the friction clearly shows that there are two regimes for imaging. For high magnifications, the tip is deeply intruded in the material and images do not reflect the topography of the surface but seem to be characteristic of its mechanical properties. For higher scan domains, friction is of classical type and resolution is good. These results permit to clarify the limitations of the technique applied on soft materials.

Résumé
Nous montrons des images obtenues en AFM de contact d'un film recuit de billes de latex de 5° de température de transition vitreuse. La surface présente un arrangement hexagonal de sphères aplaties. Le contraste dépend fortement de la force appliquée et de la direction de balayage : les sphères apparaissent soit concaves soit convexes. Une analyse des frottements montre distinctement deux régimes de fonctionnement du microscope. Pour de forts grossissements, la pointe est profondément enfoncée dans le matériau et les images ne reflètent pas la topographie de la surface, mais semblent caractéristiques de ses propriétés mécaniques. Pour de plus grands domaines de balayage, le frottement est de type classique et la résolution est bonne. Ces résultats permettent de préciser les limitations de la technique pour des matériaux mous.

PACS
6835G - Mechanical properties; surface strains.
6837P - Atomic force microscopy (AFM).
0779L - Atomic force microscopes.

Key words
Polymer -- Styrene copolymer -- Butyl acrylate copolymer -- Acrylic acid copolymer -- Terpolymer -- Latex -- Film -- Soft material -- Surface structure -- Investigation method -- Resolving power -- Contrast -- Atomic force microscopy -- Experimental study -- Organic polymers -- Physicochemistry of polymers -- Macromolecular chemistry -- Materials science -- Applied sciences -- Metrology -- Physics


© EDP Sciences 1994