Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) nedir?

Bir atom kuvveti mikroskobu (AFM), nanometre boyutunda bir ucu olan bir probu yüzeyinde hızlı bir şekilde hareket ettirerek bir örneği görüntüleyen son derece hassas bir mikroskoptur. Bu, bir numuneyi görüntülemek için yansıyan ışığı kullanan bir optik mikroskoptan oldukça farklıdır. Bir AFM probu, optik mikroskoptan çok daha yüksek bir çözünürlük derecesi sunar, çünkü probun boyutu görülebilir ışığın en ince dalga boyundan çok daha küçüktür. Çok yüksek bir vakumda, bir atomik kuvvet mikroskobu, tek tek atomları görüntüleyebilir. Son derece yüksek çözünürlük yetenekleri AFM'yi nanoteknoloji alanında çalışan araştırmacılar arasında popüler hale getirmiştir.

Prob ve numune arasındaki kuantum tünel derecesini ölçerek dolaylı olarak bir yüzey görüntüleyen taramalı tünelleme mikroskobunun (STM) aksine, bir atomik kuvvet mikroskobunda prob ya yüzeyle doğrudan temas eder ya da prob ve numune arasında yeni kimyasal bağları ölçer. .

AFM, boyutu nanometre cinsinden ölçülen sonda ucuna sahip olan bir mikro ölçekli konsol kullanır. Bir AFM iki moddan birinde çalışır: temas (statik) mod ve dinamik (salınım) mod. Statik modda, prob hareketsiz moddayken, dinamik modda salınır. AFM yüzeye yaklaştığında veya yüzeye temas ettiğinde, konsol yanar. Genellikle, konsolun üstünde bir lazeri yansıtan bir aynadır. Lazer, sapmasını tam olarak ölçen bir fotodiyot üzerine yansır. AFM ucunun salınımı veya konumu değiştiğinde, fotodiyotta kaydedilir ve bir görüntü oluşturulur. Bazen optik interferometri, kapasitif algılama veya piezorezistif (elektromekanik) prob uçları gibi daha egzotik alternatifler kullanılır.

Bir atom kuvveti mikroskobu altında, tek tek atomlar bir matristeki bulanık lekeler gibi görünür. Bu çözünürlük derecesini sağlamak için ultra yüksek vakumlu bir ortam ve çok sert bir konsolun kullanılması gerekir; bu da yakın mesafeden yüzeye yapışmasını önler. Sert bir konsolun olumsuz tarafı, sapma derecesini ölçmek için daha hassas sensörler gerektirmesidir.

Bir başka popüler yüksek hassasiyetli mikroskop sınıfı olan taramalı tünel mikroskopları, genellikle AFM'lerden daha iyi çözünürlüğe sahiptir, ancak AFM'lerin bir avantajı, bir sıvı veya gaz ortam ortamında kullanılabilmeleridir; oysa STM, yüksek vakumda çalışmalıdır. Bu, ıslak numunelerin, özellikle biyolojik dokuların görüntülenmesine olanak sağlar. Çok yüksek vakumda ve sert bir konsol ile kullanıldığında, bir atomik kuvvet mikroskobu bir STM'ye benzer bir çözünürlüğe sahiptir.