Hva er et atomkraftmikroskop (AFM)?
Atomic Force Microscope (AFM) er en ny eksperimentell teknikk for å observere den mikroskopiske overflatetopografien til prøver ved å utnytte interaksjonskreftene mellom atomer og molekyler. Den er utstyrt med en nanoskala sonde festet på en fleksibelt kontrollerbar mikroskala elastisk utkrager. Når sonden nærmer seg prøven, bøyer vekselvirkningskraften mellom atomer ved sondespissen og atomer på prøveoverflaten utkragingen og forskyver den fra sin opprinnelige posisjon. Et tredimensjonalt bilde rekonstrueres i henhold til avbøynings- eller vibrasjonsfrekvensen til sonden under skanning, slik at overflatemorfologien og atomsammensetningen til prøven kan oppnås indirekte.
Den studerer overflatestrukturen og egenskapene til materialer ved å oppdage den ekstremt svake interatomiske kraften mellom prøveoverflaten og et miniatyrkraftfølsomt element. Den ene enden av en mikrocantilever, som er svært følsom for små krefter, er festet, mens mikrospissen i den andre enden nærmer seg prøven og samhandler med den. Interaksjonskraften forårsaker deformasjon eller en endring i bevegelsestilstanden til mikrocantileveren.
Under prøveskanning oppdager sensorer disse endringene for å oppnå fordelingen av interaksjonskrefter, og dermed overflatestrukturell informasjon med nanoskalaoppløsning. En AFM består hovedsakelig av en cantilever med en skarp spiss, en cantilever bevegelsesdetektor, en tilbakemeldingssløyfe for bevegelseskontroll, en piezoelektrisk keramisk skanner for prøveskanning, og et datastyrt system for bildeinnsamling, visning og prosessering. Bevegelsen til mikrocantileveren kan detekteres ved hjelp av elektriske metoder som tunnelstrømdeteksjon, eller optiske metoder inkludert stråleavbøyning og interferometri. Når spissen er tilstrekkelig nær prøven og kortdistanse frastøtende krefter eksisterer mellom dem, muliggjør deteksjon av denne frastøtingen overflateavbildning ved atomoppløsning; oppløsningen er vanligvis på nanometernivå. AFM-måling stiller ingen spesielle krav til prøver og kan påføres faste overflater, adsorberte systemer med mer.
