Despre microscopia cu sondă de scanare
Domeniul microscopiei cu sondă de scanare (SPM) a început la începutul anilor 1980, odată cu inventarea microscopului cu tunelare de scanare (STM) de către Gerd Binnig și Heinrich Rohrer, recompensat cu Premiul Nobel pentru Fizică în 1986. În același an, un progres major a fost realizat odată cu inventarea microscopului de forță atomică (AFM) de către Gerd Binning, Calvin Quate și Christoph Gerber, care continuă să revoluționeze caracterizarea și măsurătorile la scară nanometrică încă de atunci. În prezent, AFM este cel mai popular tip de SPM, ceea ce face ca terminologia AFM și SPM să fie adesea utilizată ca sinonime. În cazul AFM, sonda este un cantilever, în general cu un vârf la capătul său liber. Superfamilia de sonde SPM poate include, de asemenea, fire metalice simple (așa cum se utilizează în STM) sau fibre de sticlă (așa cum se utilizează pentru microscopia optică de scanare în câmp apropiat/SNOM/NSOM).
AFM include o varietate de metode în care sonda interacționează cu proba în diferite moduri pentru a caracteriza diverse proprietăți materiale, de ex.de exemplu, proprietăți mecanice (de exemplu, aderență, rigiditate, frecare, disipare), proprietăți electrice (de exemplu, capacitate, forțe electrostatice, funcție de lucru, curent electric), proprietăți magnetice și proprietăți spectroscopice optice. În plus față de imagistică, sonda AFM poate fi utilizată pentru a manipula, scrie sau chiar trage pe substraturi în experimente de litografie și de tragere moleculară.
Datorită flexibilității sale, microscopul de forță atomică a devenit un instrument comun pentru caracterizarea materialelor, alături de microscopia optică și electronică, atingând rezoluții până la scara nanometrică și dincolo de aceasta. AFM poate funcționa în medii de la vid ultra-înalt la fluide și, prin urmare, traversează toate disciplinele, de la fizică și chimie la biologie și știința materialelor.
Principiul AFM se bazează pe ansamblul cantilever/ vârf care interacționează cu proba (sonda). Acest vârf AFM interacționează cu substratul printr-o mișcare de scanare de tip raster. Mișcarea în sus/jos și dintr-o parte în alta a vârfului în timp ce acesta scanează de-a lungul suprafeței este monitorizată prin intermediul unui fascicul laser reflectat de cantilever. Acest fascicul laser reflectat este urmărit de un fotodetector sensibil la poziție care detectează devierea verticală și laterală a cantileverului. Sensibilitatea la deformare a acestor detectoare trebuie calibrată în funcție de câți nanometri de mișcare corespund unei unități de tensiune măsurată pe detector. Din datele obținute prin aceste diferite metode de scanare, se creează o imagine.
Citește secțiunea noastră teoretică detaliată despre „Cum funcționează AFM?”
.