원자력 현미경 (AFM)이란 무엇입니까?

원자력 현미경 (AFM)은 나노 미터 크기의 팁이있는 프로브를 표면을 가로 질러 빠르게 이동시켜 샘플을 이미징하는 매우 정밀한 현미경입니다. 이것은 시료를 이미지화하기 위해 반사광을 사용하는 광학 현미경과는 상당히 다릅니다. AFM 프로브는 광학 현미경보다 훨씬 높은 분해능을 제공하므로 프로브의 크기가 가장 미세한 가시광 선보다 훨씬 작습니다. 초고 진공에서 원자 현미경은 개별 원자를 이미징 할 수 있습니다. 매우 높은 분해능으로 인해 AFM은 나노 기술 분야의 연구원들에게 인기가 있습니다.

프로브와 샘플 사이의 양자 터널링 정도를 측정하여 표면을 간접적으로 이미징하는 스캐닝 터널링 현미경 (STM)과 달리 원자력 현미경에서 프로브는 표면과 직접 접촉하거나 프로브와 샘플 사이의 초기 화학적 결합을 측정합니다. .

AFM은 크기가 나노 미터로 측정되는 프로브 팁이있는 마이크로 스케일 캔틸레버를 사용합니다. AFM은 접촉 (정적) 모드와 동적 (진동) 모드의 두 가지 모드 중 하나로 작동합니다. 정적 모드에서는 프로브가 정지 상태를 유지하고 동적 모드에서는 진동합니다. AFM이 표면에 가까워 지거나 표면에 닿으면 캔틸레버가 편향됩니다. 일반적으로 캔틸레버 위에는 레이저를 반사하는 거울이 있습니다. 레이저는 포토 다이오드에 반사되어 정확하게 굴절을 측정합니다. AFM 팁의 진동 또는 위치가 변경되면 팁이 포토 다이오드에 등록되고 이미지가 구축됩니다. 때때로 광학 간섭계, 용량 감지 또는 압 저항 (전기 기계) 프로브 팁과 같은 더 이국적인 대안이 사용됩니다.

원자력 현미경 하에서 개별 원자는 매트릭스에서 퍼지 얼룩처럼 보입니다. 이 정도의 분해능을 제공하려면 초고 진공 환경과 매우 견고한 캔틸레버가 필요하므로 가까운 거리에서 표면에 달라 붙지 않습니다. 강성 캔틸레버의 단점은 편향 정도를 측정하기 위해 더 정확한 센서가 필요하다는 것입니다.

널리 사용되는 또 다른 고정밀 현미경 인 주사 터널링 현미경은 일반적으로 AFM보다 해상도가 뛰어나지 만 AFM의 장점은 액체 또는 기체 주변 환경에서 사용할 수 있지만 STM은 높은 진공 상태에서 작동해야한다는 것입니다. 이것은 습윤 샘플, 특히 생물학적 조직의 영상화를 허용한다. 초고 진공 및 뻣뻣한 캔틸레버와 함께 사용하면 원자 현미경은 STM과 유사한 분해능을 갖습니다.