Was ist ein Atomkraftmikroskop (AFM)?
Ein Atomkraftmikroskop (AFM) ist ein extrem präzises Mikroskop, das eine Probe bildet, indem eine Sonde mit einer Nanometergröße über die Oberfläche schnell bewegt wird. Dies unterscheidet sich ganz von einem optischen Mikroskop, das reflektiertes Licht verwendet, um eine Probe abzubilden. Eine AFM -Sonde bietet einen viel höheren Auflösungsgrad als ein optisches Mikroskop, da die Größe der Sonde viel kleiner ist als die feinste Wellenlänge des sichtbaren Lichts. In einem ultrahohen Vakuum kann ein Atomkraftmikroskop einzelne Atome abbilden. Seine extrem hohen Auflösungsfähigkeiten haben das AFM bei Forschern, die auf dem Gebiet der Nanotechnologie arbeiten, beliebt gemacht.
Im Gegensatz zum Scan -Tunneling -Mikroskop (STM), das indirekt eine Oberfläche durch Messung des Quantentunnelens zwischen der Sonde und der Probe bildet, stellt die Sonde in einem Atomkraftmikroskop entweder direkten Kontakt mit der Oberfläche oder misst die chemische Bindung zwischen Sonde und Probe.
Das AFM verwendet einen mikroskaligen Cantilever mit einer Sondenspitze, deren Größe in Nanometern gemessen wird. Ein AFM arbeitet in einem von zwei Modi: Kontakt (statischer) Modus und dynamischer (oszillierender) Modus. Im statischen Modus wird die Sonde still gehalten, während sie im dynamischen Modus oszilliert. Wenn das AFM in der Nähe der Oberfläche gebracht wird oder die Oberfläche kontaktiert, lenkt sich der Ausleger ab. Normalerweise befindet sich auf dem Ausleger ein Spiegel, der einen Laser widerspiegelt. Der Laser reflektiert eine Fotodiode, die seine Ablenkung genau misst. Wenn sich die Schwingung oder Position der AFM -Spitze ändert, wird sie in der Fotodiode registriert und ein Bild erstellt. Manchmal werden exotischere Alternativen verwendet, wie z.
Unter einem Atomkraftmikroskop sehen einzelne Atome wie Fuzzy -Blobs in einer Matrix aus. Um diesen Abstandsgrad zu liefern, erfordert eine ultrahohe Vakuumumgebung undEin sehr steifer Ausleger, der verhindert, dass er in nächster Nähe an der Oberfläche haftet. Der Nachteil eines steifen Auslegers ist, dass genauere Sensoren erforderlich sind, um den Ablenkungsgrad zu messen.
Rastertunnelmikroskope, eine weitere beliebte Klasse hochpräziser Mikroskope, haben normalerweise eine bessere Auflösung als AFMs, aber ein Vorteil von AFMs besteht darin, dass sie in einer flüssigen oder gas Umgebungsumgebung verwendet werden können, während ein STM im hohen Vakuum arbeiten muss. Dies ermöglicht die Bildgebung von nassen Proben, insbesondere von biologischem Gewebe. Bei einem ultrahohen Vakuum und einem steifen Ausleger hat ein Atomkraftmikroskop eine ähnliche Auflösung wie ein STM.