O que é um microscópio de força atômica (AFM)?
Um microscópio de força atômica (AFM) é um microscópio extremamente preciso que imagens uma amostra movendo rapidamente uma sonda com uma ponta do tamanho de nanômetros em sua superfície. Isso é bem diferente de um microscópio óptico que usa luz refletida para imaginar uma amostra. Uma sonda AFM oferece um grau de resolução muito mais alto do que um microscópio óptico porque o tamanho da sonda é muito menor que o melhor comprimento de onda da luz visível. Em um vácuo ultra-alto, um microscópio de força atômica pode imaginar átomos individuais. Suas capacidades de resolução extremamente alta tornaram o AFM popular entre os pesquisadores que trabalham no campo da nanotecnologia.
Ao contrário do microscópio de tunelamento de varredura (STM), que imagens uma superfície indiretamente, medindo o grau de tunelamento quântico entre a sonda e a amostra, em um microscópio de força atômica, a sonda faz contato direto com a superfície ou mede a ligação química incipiente entre a sonda e a amostra.
O AFM usa um cantilever de microescala com uma ponta de sonda cujo tamanho é medido em nanômetros. Um AFM opera em um dos dois modos: modo de contato (estático) e modo dinâmico (oscilante). No modo estático, a sonda é mantida imóvel, enquanto no modo dinâmico oscila. Quando o AFM é aproximado ou entra em contato com a superfície, o cantilever desvia. Geralmente, em cima do cantilever, há um espelho que reflete um laser. O laser reflete em um fotodiodo, que mede com precisão sua deflexão. Quando a oscilação ou posição da ponta AFM muda, ela é registrada no fotodiodo e uma imagem é construída. Às vezes, são usadas alternativas mais exóticas, como interferometria óptica, detecção capacitiva ou dicas de sonda piezoresistiva (eletromecânica).
Sob um microscópio de força atômica, os átomos individuais parecem bolhas difusas em uma matriz. Fornecer esse grau de resolução requer um ambiente de vácuo ultra-alto eUm cantilever muito rígido, o que o impede de grudar na superfície de perto. A desvantagem de um cantilever rígido é que requer sensores mais precisos para medir o grau de deflexão.
Os microscópios de tunelamento de varredura, outra classe popular de microscópios de alta precisão, geralmente têm melhor resolução que o AFMS, mas uma vantagem do AFMS é que eles podem ser usados em um ambiente ambiente líquido ou gasoso, enquanto um STM deve operar em alto vácuo. Isso permite a imagem de amostras úmidas, especialmente o tecido biológico. Quando usado no vácuo ultra-alto e com um cantilever rígido, um microscópio de força atômica tem uma resolução semelhante a um STM.