Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là gì?

Một kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là một kính hiển vi cực kỳ chính xác, hình ảnh một mẫu bằng cách nhanh chóng di chuyển một đầu dò với đầu có kích thước nanomet trên bề mặt của nó.Điều này khá khác so với kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng phản xạ để hình ảnh một mẫu.Một đầu dò AFM cung cấp độ phân giải cao hơn nhiều so với kính hiển vi quang học vì kích thước của đầu dò nhỏ hơn nhiều so với bước sóng tốt nhất của ánh sáng nhìn thấy.Trong một khoảng trống cực cao, kính hiển vi lực nguyên tử có thể hình ảnh các nguyên tử riêng lẻ.Khả năng có độ phân giải cực cao của nó đã khiến AFM trở nên phổ biến với các nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực công nghệ nano. Không giống như kính hiển vi đường hầm quét (STM), hình ảnh một bề mặt gián tiếp thông qua việc đo mức độ đường hầm lượng tử giữa đầu dò và mẫuKính hiển vi lực nguyên tử Các đầu dò hoặc tiếp xúc trực tiếp với bề mặt hoặc các biện pháp liên kết hóa học bất khả xâm phạm giữa đầu dò và mẫu.AFM sử dụng một công cụ đúc hẫng vi mô với đầu dò có kích thước được đo bằng nanomet.AFM hoạt động ở một trong hai chế độ: chế độ tiếp xúc (tĩnh) và chế độ động (dao động).Ở chế độ tĩnh, đầu dò được giữ tĩnh, trong khi ở chế độ động, nó dao động.Khi AFM được đưa đến gần hoặc tiếp xúc với bề mặt, đúc hẫng.Thông thường, trên đỉnh của đúc hẫng là một tấm gương phản ánh laser.Laser phản ánh trên một photodiode, chính xác đo độ lệch của nó.Khi dao động hoặc vị trí của đầu AFM thay đổi, nó được đăng ký trong photodiode và hình ảnh được xây dựng.Đôi khi các lựa chọn thay thế kỳ lạ hơn được sử dụng, chẳng hạn như giao thoa kế, cảm biến điện dung hoặc đầu dò Piezoresistive (cơ điện).

dưới kính hiển vi lực nguyên tử, các nguyên tử riêng lẻ trông giống như những đốm mờ trong ma trận.Để cung cấp mức độ phân giải này đòi hỏi một môi trường chân không cực cao và một công cụ đúc hẫng rất cứng, ngăn nó dính vào bề mặt ở cự ly gần.Nhược điểm của một công cụ đúc hẫng cứng là đòi hỏi các cảm biến chính xác hơn để đo mức độ lệch.Có thể được sử dụng trong môi trường xung quanh chất lỏng hoặc khí trong khi STM phải hoạt động trong chân không cao.Điều này cho phép hình ảnh của các mẫu ướt, đặc biệt là mô sinh học.Khi được sử dụng trong chân không siêu cao và có đúc hẫng cứng, kính hiển vi lực nguyên tử có độ phân giải tương tự như STM.