Hvad er et atomkraftmikroskop (AFM)?

Et atomkraftmikroskop (AFM) er et ekstremt præcist mikroskop, der billeder af en prøve ved hurtigt at bevæge en sonde med et nanometer-størrelse spids over dens overflade.Dette er helt anderledes end et optisk mikroskop, der bruger reflekteret lys til at forestille sig en prøve.En AFM -sonde tilbyder en meget højere grad af opløsning end et optisk mikroskop, fordi størrelsen på sonden er meget mindre end den fineste bølgelængde af synligt lys.I et ultrahøj vakuum kan et atomkraftmikroskop forestille individuelle atomer.Dens ekstremt høje opløsningsfunktioner har gjort AFM populært blandt forskere, der arbejder inden for nanoteknologi.

I modsætning til scanningstunnelmikroskopet (STM), der indirekte billeder af en overflade via måling af graden af kvantetunneling mellem sonden og prøven, i etAtomkraftmikroskop Proben skaber enten direkte kontakt med overfladen eller måler begyndende kemisk binding mellem sonde og prøve.

AFM bruger en mikroskala cantilever med en sonde -spids, hvis størrelse måles i nanometre.En AFM fungerer i en af to tilstande: kontakt (statisk) tilstand og dynamisk (oscillerende) tilstand.I statisk tilstand holdes sonden stille, mens den i dynamisk tilstand svinger den.Når AFM bringes tæt på eller kontakter overfladen, afbøjes cantileveren.Normalt på toppen af cantilever er et spejl, der afspejler en laser.Laseren reflekterer til en fotodiode, der netop måler dens afbøjning.Når svingningen eller positionen af AFM -spidsen ændres, er den registreret i fotodioden, og et billede er opbygget.Nogle gange anvendes flere eksotiske alternativer, såsom optisk interferometri, kapacitiv sensing eller piezoresistive (elektromekaniske) sonde -tip.

Under et atomkraftmikroskop ser individuelle atomer ud som fuzzy klatter i en matrix.At give denne grad af opløsning kræver et ultrahøjt vakuummiljø og en meget stiv cantilever, som forhindrer den i at klæbe til overfladen på tæt hold.Ulempen med en stiv cantilever er, at det kræver mere præcise sensorer for at måle afbøjningsgraden.

Scanning af tunnelmikroskoper, en anden populær klasse af høj præcisionsmikroskoper, har normalt bedre opløsning end AFM'er, men en fordel ved AFMS er, at dekan bruges i et væske- eller gasmiljø, hvorimod en STM skal fungere i højt vakuum.Dette muliggør billeddannelse af våde prøver, især biologisk væv.Når det bruges i ultrahøj vakuum og med en stiv cantilever, har et atomkraftmikroskop lignende opløsning som en STM.