TY - JOUR A1 - Platz, Daniel A1 - Forchheimer, Daniel A1 - Tholén, Erik A. A1 - Haviland, David B. T1 - Interpreting motion and force for narrow-band intermodulation atomic force microscopy JF - Beilstein Journal of Nanotechnology PY - 2013/// VL - 4 SP - 45 EP - 56 SN - 2190-4286 DO - 10.3762/bjnano.4.5 PB - Beilstein-Institut JA - Beilstein J. Nanotechnol. UR - https://doi.org/10.3762/bjnano.4.5 KW - atomic force microscopy KW - AFM KW - frequency combs KW - force spectroscopy KW - high-quality-factor resonators KW - intermodulation KW - multifrequency N2 - Intermodulation atomic force microscopy (ImAFM) is a mode of dynamic atomic force microscopy that probes the nonlinear tip–surface force by measurement of the mixing of multiple modes in a frequency comb. A high-quality factor cantilever resonance and a suitable drive comb will result in tip motion described by a narrow-band frequency comb. We show, by a separation of time scales, that such motion is equivalent to rapid oscillations at the cantilever resonance with a slow amplitude and phase or frequency modulation. With this time-domain perspective, we analyze single oscillation cycles in ImAFM to extract the Fourier components of the tip–surface force that are in-phase with the tip motion (FI) and quadrature to the motion (FQ). Traditionally, these force components have been considered as a function of the static-probe height only. Here we show that FI and FQ actually depend on both static-probe height and oscillation amplitude. We demonstrate on simulated data how to reconstruct the amplitude dependence of FI and FQ from a single ImAFM measurement. Furthermore, we introduce ImAFM approach measurements with which we reconstruct the full amplitude and probe-height dependence of the force components FI and FQ, providing deeper insight into the tip–surface interaction. We demonstrate the capabilities of ImAFM approach measurements on a polystyrene polymer surface. ER - TY - JOUR AU - Binnig, G. AU - Quate, C. F. AU - Gerber, C. JF - Phys. Rev. Lett. PY - 1986/// VL - 56 SP - 930 EP - 933 DO - 10.1103/PhysRevLett.56.930 ER - TY - JOUR AU - Ohnesorge, F. AU - Binnig, G. JF - Science PY - 1993/// VL - 260 SP - 1451 EP - 1456 DO - 10.1126/science.260.5113.1451 ER - TY - JOUR AU - Giessibl, F. J. JF - Science PY - 1995/// VL - 267 SP - 68 EP - 71 DO - 10.1126/science.267.5194.68 ER - TY - JOUR AU - Hansma, P. K. AU - Cleveland, J. P. AU - Radmacher, M. AU - Walters, D. A. AU - Hillner, P. E. AU - Bezanilla, M. AU - Fritz, M. AU - Vie, D. AU - Hansma, H. G. AU - Prater, C. B. AU - Massie, J. AU - Fukunaga, L. AU - Gurley, J. AU - Elings, V. B. JF - Appl. Phys. Lett. PY - 1994/// VL - 64 SP - 1738 EP - 1741 DO - 10.1063/1.111795 ER - TY - JOUR AU - Rugar, D. AU - Yannoni, C. S. AU - Sidles, J. A. 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