O que é um microscópio de força atômica (AFM)?
Um microscópio de força atômica (AFM) é um microscópio extremamente preciso que cria imagens de uma amostra movendo rapidamente uma sonda com uma ponta do tamanho de nanômetro em sua superfície. Isso é bem diferente de um microscópio óptico, que usa luz refletida para criar imagens de uma amostra. Uma sonda AFM oferece um grau de resolução muito mais alto 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 capturar átomos individuais. Suas capacidades de resolução extremamente alta tornaram o AFM popular entre os pesquisadores que trabalham no campo da nanotecnologia.
Diferentemente do microscópio de varredura por tunelamento (STM), que representa uma superfície indiretamente através da medição do 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 de dois modos: modo de contato (estático) e modo dinâmico (oscilante). No modo estático, a sonda é mantida imóvel, enquanto no modo dinâmico ela oscila. Quando o AFM é aproximado ou entra em contato com a superfície, o cantilever se 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 do AFM muda, ela é registrada no fotodiodo e uma imagem é criada. Às vezes, alternativas mais exóticas são usadas, como interferometria óptica, sensoriamento capacitivo ou pontas de prova piezoresistivas (eletromecânicas).
Sob um microscópio de força atômica, átomos individuais parecem bolhas difusas em uma matriz. Para fornecer esse grau de resolução, é necessário um ambiente de vácuo muito alto e um cantilever muito rígido, o que evita que ele grude na superfície a curta distância. A desvantagem de um cantilever rígido é que isso 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 do que os AFMs, mas uma vantagem dos AFMs é que eles podem ser usados em um ambiente líquido ou gasoso, enquanto um STM deve operar com alto vácuo. Isso permite a geração de imagens de amostras úmidas, especialmente de tecidos biológicos. Quando usado em vácuo ultra-alto e com um cantilever rígido, um microscópio de força atômica tem resolução semelhante a um STM.