Om svepmikroskopi
Fältet för svepmikroskopi (SPM) började i början av 1980-talet med uppfinningen av sveptunnelmikroskopet (STM) av Gerd Binnig och Heinrich Rohrer, som tilldelades Nobelpriset i fysik 1986. Samma år gjordes ett stort genombrott med uppfinningen av atomkraftmikroskopet (AFM) av Gerd Binning, Calvin Quate och Christoph Gerber, som sedan dess fortsätter att revolutionera karakterisering och mätningar på nanoskala. I dag är AFM den mest populära typen av SPM, vilket gör att terminologin AFM och SPM ofta används synonymt. När det gäller AFM är sonden en cantilever, i allmänhet med en spets i den fria änden. Överfamiljen av SPM-sonder kan också omfatta enkla metalltrådar (som används i STM) eller glasfibrer (som används för scanning nearfield optical microscopy/SNOM/NSOM).
AFM innefattar en mängd olika metoder där sonden interagerar med provet på olika sätt för att karakterisera olika materialegenskaper, t.ex.t.ex. mekaniska egenskaper (t.ex. vidhäftning, styvhet, friktion, dissipation), elektriska egenskaper (t.ex. kapacitans, elektrostatiska krafter, arbetsfunktion, elektrisk ström), magnetiska egenskaper och optiska spektroskopiska egenskaper. Förutom att avbilda kan AFM-sonden användas för att manipulera, skriva eller till och med dra på substrat i litografi och molekylära dragförsök.
På grund av sin flexibilitet har atomkraftmikroskopet blivit ett vanligt verktyg för materialkarakterisering vid sidan av optisk mikroskopi och elektronmikroskopi, där man uppnår upplösningar ner till nanometerskalan och därutöver. AFM kan arbeta i miljöer från ultrahögt vakuum till vätskor och är därför tvärs igenom alla discipliner från fysik och kemi till biologi och materialvetenskap.
AFMP-principen bygger på en montering av cantilever/spets som interagerar med provet (sonden). Denna AFM-spets interagerar med substratet genom en rasterskanningsrörelse. Spetsens rörelse uppåt/nedåt och från sida till sida när den skannar längs ytan övervakas genom en laserstråle som reflekteras från cantileveren. Den reflekterade laserstrålen följs av en lägeskänslig fotodetektor som registrerar den vertikala och laterala avböjningen av klyftan. Dessa detektorers avböjningskänslighet måste kalibreras i termer av hur många nanometer rörelse som motsvarar en spänningsenhet som mäts på detektorn. Från de data som erhålls genom dessa olika skanningsmetoder skapas en bild.
Läs vårt detaljerade teoriavsnitt om ”Hur fungerar AFM?”