Hva er et atomkraftmikroskop (AFM)?

Et atomkraftmikroskop (AFM) er et ekstremt presist mikroskop som bilder en prøve ved raskt å bevege en sonde med et nanometerstørrelse tupp over overflaten. Dette er ganske annerledes enn et optisk mikroskop som bruker reflektert lys for å avbilde en prøve. En AFM -sonde tilbyr en mye høyere oppløsningsgrad enn et optisk mikroskop fordi størrelsen på sonden er mye mindre enn den fineste bølgelengden til synlig lys. I et ultrahøyt vakuum kan et atomkraftmikroskop avbilde individuelle atomer. Dens ekstremt høye oppløsningsfunksjoner har gjort AFM populær blant forskere som jobber innen nanoteknologi.

I motsetning til skanningstunnelmikroskopet (STM), som viser en overflate indirekte via måling av graden av kvantetunnelering mellom sonden og prøven, i et atomkraftmikroskop tar sonden enten direkte kontakt med overflaten eller måler begynnende kjemisk binding mellom sonde og prøve.

AFM bruker en mikroskala -uttak med en sondespiss hvis størrelse måles i nanometer. En AFM opererer i en av to modus: kontakt (statisk) modus og dynamisk (oscillerende) modus. I statisk modus holdes sonden stille, mens den i dynamisk modus svinger den. Når AFM blir brakt nær eller kontakter overflaten, avkaster utkragingen. Vanligvis er på toppen av uttaket et speil som gjenspeiler en laser. Laseren reflekterer på en fotodiode, som nøyaktig måler dens avbøyning. Når svingningen eller plasseringen av AFM -tuppen endres, er den registrert i fotodioden og et bilde er bygd opp. Noen ganger brukes mer eksotiske alternativer, for eksempel optisk interferometri, kapasitiv sensing eller piezoresistive (elektromekaniske) sondetips.

Under et atomkraftmikroskop ser individuelle atomer ut som uklare klatter i en matrise. For å gi denne oppløsningen krever et ultrahøyt vakuummiljø ogEn veldig stiv utkrag, som forhindrer at den holder seg til overflaten på nært hold. Ulempen med en stiv uttak er at det er krever mer presise sensorer for å måle graden av avbøyning.

Skanning av tunnelingmikroskop, en annen populær klasse av mikroskop med høy presisjon, har vanligvis bedre oppløsning enn AFM-er, men en fordel med AFM-er er at de kan brukes i et væske- eller gass-omgivelsesmiljø, mens en STM må operere i høyt vakuum. Dette gir mulighet for avbildning av våte prøver, spesielt biologisk vev. Når det brukes i ultrahøyt vakuum og med en stiv utkrag, har et atomkraftmikroskop lignende oppløsning som en STM.