Menu Zavřeno

Mikroskopy atomárních sil AFM

Teorie AFM: jak funguje mikroskop atomárních sil neboli AFM a různé režimy měření AFM

Vedle klasických optických mikroskopů a elektronové mikroskopie se díky své flexibilitě stal mikroskop atomárních sil běžným nástrojem pro charakterizaci materiálů s dosažitelným rozlišením na i pod nanometrové úrovni. AFM může pracovat v prostředích od ultravysokého vakua po kapaliny, a proto protíná všechny disciplíny od fyziky a chemie po biologii až po materiálový výzkum. Tento článek popisuje pracovní princip a nejběžnější režimy měření mikroskopie atomárních sil a některé z mnoha vlastností, které lze měřit pomocí AFM na nanometrové úrovni.

techniky-mikroskopy-atomarnich-sil-AFM

Historie a pozadí mikroskopie atomových sil

Počátek mikroskopů skenujících sondou (SPM) se datuje začátkem 80. let vynálezem skenovacího tunelového mikroskopu (STM) Gerda Binniga a Heinricha Rohrera, který byl v roce 1986 oceněn Nobelovou cenou za fyziku. Ve stejném roce se datuje mylník v technice AFM vynálezem mikroskopu atomárních sil (AFM) od Gerda Binninga, Calvina Quata a Christopha Gerbera, který od té doby pokračuje v revoluci v charakterizaci a měření na atomární úrovni. Dnes je AFM nejoblíbenějším typem SPM, což způsobuje, že terminologie zkratek AFM a SPM se často používají jako synonyma. V případě AFM je sonda tzv. kantilevr (obdélníková základna), která má obvykle hrot na svém volném konci. Dalším klonem sond SPM může také zahrnovat jednoduché kovové dráty (používané v STM) nebo skleněná vlákna (SNOM / NSOM).

V dnešní době AFM zahrnuje širokou škálu metod, při kterých sonda interaguje se vzorkem různými způsoby, aby charakterizovala vlastnosti materiálů z nepřeberného množství aplikací. AFM může charakterizovat širokou škálu mechanických vlastností (např. Adheze, tuhost, tření, rozptyl), elektrické vlastností (např. Kapacita, elektrostatické síly, pracovní funkce, elektrický proud), magnetické vlastnosti a optické spektroskopické vlastnosti. Kromě zobrazování lze sondu AFM použít k manipulaci, psaní nebo dokonce k natahování substrátů v litografických a molekulárních experimentech. V oborech BIO & LIFE SCIENCE je díky FluidFM mikroskopu manipulovat s buňkami, infikovat buňky i tkáně dutým hrotem, měřit tuhost biomembrány apod.

Díky své flexibilitě se vedle optické a elektronové mikroskopie stal mikroskop atomárních sil běžným nástrojem pro charakterizaci materiálů dosahující rozlišení až po nanometrovou úroveň a dokonce pod ni. AFM může pracovat v prostředích od ultravysokého vakua přes vzduch až po kapaliny, a proto prochází všemi disciplínami od fyziky a chemie po biologii a materiálový výzkum.

Tento článek popisuje pracovní princip a nejběžnější režimy měření mikroskopie atomových sil a některé z mnoha vlastností, které lze měřit pomocí AFM v nanorozlišení.

Typické módy AFM:

Standardní zobrazovací módy:

  • Režim statické síly
  • Režim laterární síly
  • Režim dynamické síly (poklepový mód)
  • Režim fázového zobrazování
  • Magnetická silová mikroskopie MFM

Elektrické módy:

  • Vodivost AFM (C-AFM)
  • Piezoelektrická silová mikroskopie (PFM)
  • Mikroskopie elektrostatické síly (EFM)
  • Mikroskopie Kelvinovou sondou (KPFM)
  • Skenovací mikroskopie šíření odporu (SSRM)

Stanovení mechanických vlastností:

  • Silová spektroskopie
  • modulace síly
  • modul tuhosti
  • Adheze
  • Rozklad a průtah
  • Mapování síly

Další módy:

  • Litografie a nanomanipulace
  • Elektrochemické AFM- EC-AFM
  • FluidFM-nanomanipulace a další možnosti pomocí dutého hrotu

Výrobci

Nanosufr

logo-nanosurf

Přístroje s technikou: Mikroskopy atomárních sil AFM

NaioAFM je ideální mikroskop atomárních sil pro nanoedukaci a základní výzkum na malých vzorcích. Tento all-in-one AFM systém poskytuje solidní ...
Mikroskop atomárních sil Lens AFM Nanosurf LensAFM je mikroskop atomárních sil, který pokračuje tam, kde optické mikroskopy a profilometry dosahují ...
Morfologie povrchu je důležitou vlastností materiálů s vysoce kvalitními a technicky pokročilými povrchy, které mohou klesnout na několik nanometrů a ...