Qu'est-ce qu'un microscope à force atomique (AFM)?

Un microscope à force atomique (AFM) est un microscope extrêmement précis qui images un échantillon en déplaçant rapidement une sonde avec une pointe de taille nanométrique sur sa surface.Ceci est assez différent d'un microscope optique qui utilise la lumière réfléchie pour image un échantillon.Une sonde AFM offre un degré de résolution beaucoup plus élevé qu'un microscope optique car la taille de la sonde est beaucoup plus petite que la plus belle longueur d'onde de la lumière visible.Dans un vide ultra-élevé, un microscope à force atomique peut imaginer des atomes individuels.Ses capacités à très haute résolution ont rendu l'AFM populaire auprès des chercheurs travaillant dans le domaine de la nanotechnologie.

Contrairement au microscope à tunneling à balayage (STM), qui images une surface indirectement en mesurant le degré de tunneling quantique entre la sonde et l'échantillon, dans unMicroscope à force atomique La sonde entre en contact direct avec la surface ou mesure la liaison chimique naissante entre la sonde et l'échantillon.

L'AFM utilise un cantilever à microscope avec une pointe de sonde dont la taille est mesurée dans les nanomètres.Un AFM fonctionne dans l'un des deux modes: mode contact (statique) et mode dynamique (oscillant).En mode statique, la sonde est maintenue immobile, tandis qu'en mode dynamique, il oscille.Lorsque l'AFM est rapproché ou contacte la surface, le cantilever déviée.Habituellement, au-dessus du cantilever se trouve un miroir qui reflète un laser.Le laser se reflète sur une photodiode, qui mesure précisément sa déviation.Lorsque l'oscillation ou la position de la pointe AFM change, il est enregistré dans la photodiode et une image est construite.Parfois, des alternatives plus exotiques sont utilisées, telles que l'interférométrie optique, la détection capacitive ou les pointes de sonde piézorésistantes (électromécaniques).

Au microscope à force atomique, les atomes individuels ressemblent à des blobs flous dans une matrice.Fournir ce degré de résolution nécessite un environnement sous vide ultra-élevé et un cantilever très rigide, ce qui l'empêche de coller à la surface à bout portant.L'inconvénient d'un cantilever rigide est qui nécessite des capteurs plus précis pour mesurer le degré de déviation.

Les microscopes à tunneling à balayage, une autre classe populaire de microscopes de haute précision, ont généralement une meilleure résolution que l'AFMS, mais un avantage de l'AFMS est qu'ilsPeut être utilisé dans un environnement ambiant liquide ou gazier tandis qu'un STM doit fonctionner dans un vide élevé.Cela permet l'imagerie d'échantillons humides, en particulier les tissus biologiques.Lorsqu'il est utilisé dans un vide ultra-élevé et avec un cantilever rigide, un microscope à force atomique a une résolution similaire à un stm.