Hva er en Atomic Force Microscope (AFM)?

February 23  by Eliza

En atommikroskop (AFM) er en ekstremt presis mikroskop at bilder en prøve ved raskt å flytte en sonde med en nanometer-sized tips over overflaten. Dette er noe helt annet enn et optisk mikroskop som benytter reflektert lys å avbilde en prøve. En AFM probe har en mye høyere grad av oppløsning enn et optisk mikroskop fordi størrelsen av proben er mye mindre enn den fineste bølgelengden til synlig lys. I en ultra-høy vakuum, kan en atommikroskop bildeenkeltatomer. Sin ekstremt høy oppløsning evner har gjort AFM populær blant forskere som arbeider innen nanoteknologi.

I motsetning til skanning tunneling mikroskop (STM), hvilke bilder en overflate indirekte via måling av graden av Kvantetunnelering mellom sonden og prøven, i et atommikroskop proben enten kommer i direkte kontakt med overflaten, eller tiltak begynnende kjemisk binding mellom probe og prøve .

AFM bruker en mikro cantilever med en sonde tips hvis størrelse måles i nanometer. En AFM opererer i én av to moduser: kontakt (statisk) modus og dynamisk (oscillerende) modus. I statisk modus, er sonden holdes i ro, mens i dynamisk modus det svinger. Når AFM er brakt nær eller i kontakt med overflaten, bøyer cantilever. Vanligvis, på toppen av braket er et speil som reflekterer en laser. Laseren reflekterer på en fotodiode, som nettopp måler sin nedbøyning. Når svingningen eller plasseringen av AFM tippeendringer, blir den registrert i fotodioden og et bilde er bygget opp. Noen ganger mer eksotiske alternativer benyttes, slik som optisk interferometri, kapasitiv avføling eller piezoresistive (elektromekanisk) sondespisser.

Under en atommikroskop, individuelle atomer ligne uklare punkter i en matrise. Å gi denne graden av oppløsning krever en ultra-høy vakuum miljø og en meget stiv cantilever, som hindrer den fra å holde seg til overflaten på nært hold. Ulempen med en stiv cantilever er at det krever mer presise sensorer for å måle graden av avvik.

Scanning tunneling mikroskoper, en annen populær klasse av høy presisjon mikroskoper, har vanligvis bedre oppløsning enn AFMs, men en fordel med AFMs er at de kan anvendes i en væske eller gass omgivelsesmiljøet, mens en STM må operere i høyvakuum. Dette gjør det mulig for avbildning av våte prøver, særlig biologiske vev. Når den brukes i ultrahøyt vakuum, og med en stiv utligger, har et atommikroskop lignende oppløsningen til en STM.