O mikroskopii skenovací sondou
Obor mikroskopie skenovací sondou (SPM) vznikl na počátku 80. let 20. století vynálezem skenovacího tunelového mikroskopu (STM) Gerdem Binnigem a Heinrichem Rohrerem, který byl v roce 1986 oceněn Nobelovou cenou za fyziku. V témže roce došlo k zásadnímu průlomu vynálezem mikroskopu atomárních sil (AFM) Gerda Binninga, Calvina Quateho a Christopha Gerbera, který od té doby pokračuje v revoluci v charakterizaci a měření v nanorozměrech. Dnes je AFM nejoblíbenějším typem SPM, což způsobilo, že se terminologie AFM a SPM často používá jako synonyma. V případě AFM je sondou konzola, zpravidla s hrotem na volném konci. Do nadrodiny sond SPM mohou patřit také jednoduché kovové drátky (používané u STM) nebo skleněná vlákna (používaná u skenovací optické mikroskopie v blízkém poli/SNOM/NSOM).
AFM zahrnuje řadu metod, při nichž sonda různými způsoby interaguje se vzorkem za účelem charakterizace různých vlastností materiálu, např.např. mechanické vlastnosti (např. přilnavost, tuhost, tření, rozptyl), elektrické vlastnosti (např. kapacita, elektrostatické síly, pracovní funkce, elektrický proud), magnetické vlastnosti a optické spektroskopické vlastnosti. Kromě zobrazování lze sondu AFM použít k manipulaci, zápisu nebo dokonce tažení na substrátech při litografii a experimentech s molekulárním tažením.
Vzhledem ke své flexibilitě se mikroskop atomárních sil stal běžným nástrojem pro charakterizaci materiálů vedle optické a elektronové mikroskopie, přičemž dosahuje rozlišení až v nanometrovém měřítku a více. AFM může pracovat v prostředí od ultravysokého vakua až po kapaliny, a proto zasahuje do všech oborů od fyziky a chemie až po biologii a vědu o materiálech.
Princip AFM je založen na sestavě cantilever/tip, která interaguje se vzorkem (sondou). Tento hrot AFM interaguje s podkladem prostřednictvím rastrovacího skenovacího pohybu. Pohyb hrotu nahoru/dolů a ze strany na stranu při skenování podél povrchu je sledován prostřednictvím laserového paprsku odraženého od konzoly. Tento odražený laserový paprsek je sledován fotodetektorem citlivým na polohu, který zachycuje vertikální a boční výchylku konzoly. Citlivost těchto detektorů na vychýlení se musí kalibrovat podle toho, kolik nanometrů pohybu odpovídá jednotce napětí naměřeného na detektoru. Z dat získaných těmito různými způsoby snímání se vytvoří obraz.
Přečtěte si naši podrobnou teoretickou část „Jak funguje AFM?“
.