Τα μικροσκόπια ατομικής δύναμης (AFM) είναι ένας τύπος μικροσκοπίου. Τα AFM παρέχουν εικόνες ατόμων πάνω ή μέσα σε επιφάνειες. Όπως και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), ο σκοπός του AFM είναι να εξετάζει αντικείμενα σε ατομικό επίπεδο. Στην πραγματικότητα, το AFM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξέταση μεμονωμένων ατόμων. Χρησιμοποιείται συνήθως στη νανοτεχνολογία.
Το AFM μπορεί να κάνει ορισμένα πράγματα που δεν μπορεί να κάνει το SEM. Το AFM μπορεί να παρέχει υψηλότερη ανάλυση από το SEM. Επιπλέον, το AFM δεν χρειάζεται να λειτουργεί σε κενό. Στην πραγματικότητα, το AFM μπορεί να λειτουργήσει στον αέρα ή στο νερό του περιβάλλοντος, οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δει τις επιφάνειες βιολογικών δειγμάτων, όπως τα ζωντανά κύτταρα.
Το AFM λειτουργεί με τη χρήση μιας εξαιρετικά λεπτής βελόνας συνδεδεμένης σε μια ακτίνα ακροβάθρου. Η άκρη της βελόνας περνάει πάνω από τις κορυφογραμμές και τις κοιλάδες του υλικού που απεικονίζεται, "ψηλαφώντας" την επιφάνεια. Καθώς το άκρο κινείται πάνω και κάτω λόγω της επιφάνειας, ο ακροδέκτης εκτρέπεται. Σε μια βασική διαμόρφωση, ένα λέιζερ ακτινοβολεί στο ακροφύσιο υπό λοξή γωνία και επιτρέπει την άμεση μέτρηση της εκτροπής στο ακροφύσιο αλλάζοντας απλώς τη γωνία πρόσπτωσης της δέσμης λέιζερ. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να δημιουργηθεί μια εικόνα που να αποκαλύπτει τη διαμόρφωση των μορίων που απεικονίζονται από το μηχάνημα.
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι λειτουργίας για ένα AFM. Ο ένας είναι η "λειτουργία επαφής", όπου το άκρο απλώς μετακινείται στην επιφάνεια και μετρούνται οι εκτροπές του ακροβάθρου. Ένας άλλος τρόπος λειτουργίας ονομάζεται "tapping mode", επειδή το άκρο χτυπιέται στην επιφάνεια καθώς κινείται κατά μήκος της. Ελέγχοντας πόσο δυνατά χτυπάει το άκρο, το AFM μπορεί να απομακρυνθεί από την επιφάνεια όταν η βελόνα αισθανθεί μια κορυφογραμμή, έτσι ώστε να μην προσκρούει στην επιφάνεια όταν κινείται κατά μήκος της. Αυτή η λειτουργία είναι επίσης χρήσιμη για βιολογικά δείγματα, επειδή είναι λιγότερο πιθανό να καταστρέψει μια μαλακή επιφάνεια. Αυτοί είναι οι βασικοί τρόποι λειτουργίας που χρησιμοποιούνται συχνότερα. Ωστόσο, υπάρχουν διαφορετικές ονομασίες και μέθοδοι, όπως "διαλείπουσα λειτουργία επαφής", "λειτουργία μη επαφής", "δυναμικές" και "στατικές" λειτουργίες και άλλα, αλλά συχνά πρόκειται για παραλλαγές των παραπάνω περιγραφόμενων λειτουργιών πατήματος και επαφής.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ερ: Τι είναι το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM);
A: Ένα μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) είναι ένας τύπος μικροσκοπίου που παρέχει εικόνες ατόμων πάνω ή μέσα σε επιφάνειες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξέταση μεμονωμένων ατόμων και χρησιμοποιείται συνήθως στη νανοτεχνολογία.
Ε: Πώς λειτουργεί το AFM;
Α: Το AFM λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια εξαιρετικά λεπτή βελόνα προσαρτημένη σε μια ακτινωτή δέσμη. Η άκρη της βελόνας περνάει πάνω από τις κορυφογραμμές και τις κοιλάδες του υλικού που απεικονίζεται, "ψηλαφώντας" την επιφάνεια. Καθώς το άκρο κινείται πάνω και κάτω λόγω της επιφάνειας, ο ακροδέκτης εκτρέπεται. Σε μια βασική διαμόρφωση, ένα λέιζερ ακτινοβολεί στο ακροφύσιο υπό λοξή γωνία, επιτρέποντας την άμεση μέτρηση της εκτροπής στο ακροφύσιο αλλάζοντας τη γωνία πρόσπτωσης της δέσμης λέιζερ. Αυτό δημιουργεί μια διαμόρφωση που αποκαλύπτει την εικόνα των μορίων που απεικονίζονται από το μηχάνημα.
Ερ: Ποια είναι ορισμένα πλεονεκτήματα που έχουν τα AFM έναντι των ηλεκτρονικών μικροσκοπίων σάρωσης (SEM);
Α: Τα AFM παρέχουν υψηλότερη ανάλυση από τα SEM και δεν χρειάζεται να λειτουργούν σε κενό όπως τα SEM - μπορούν να λειτουργούν στον αέρα ή στο νερό του περιβάλλοντος, γεγονός που τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται με βιολογικά δείγματα, όπως ζωντανά κύτταρα, χωρίς να τα καταστρέφουν.
Ερ: Ποιοι είναι ορισμένοι τρόποι λειτουργίας για τα AFM;
Α: Οι συνήθως χρησιμοποιούμενοι τρόποι λειτουργίας για τα AFM περιλαμβάνουν τη λειτουργία επαφής, όπου το άκρο απλώς μετακινείται στην επιφάνεια και μετρώνται οι παραμορφώσεις του ακροδέκτη- τη λειτουργία πατήματος, όπου το άκρο πατιέται στην επιφάνεια καθώς ταξιδεύει- τη λειτουργία διαλείπουσας επαφής- τη λειτουργία μη επαφής- τη δυναμική λειτουργία- τη στατική λειτουργία- και άλλες - συχνά πρόκειται για παραλλαγές των τρόπων πατήματος και επαφής που περιγράφονται παραπάνω.
Ερ: Πώς διαφέρει η λειτουργία πατήματος από τη λειτουργία επαφής;
Α: Η λειτουργία taping διαφέρει από τη λειτουργία contact επειδή όταν χρησιμοποιείται η λειτουργία taping, το άκρο χτυπάει την επιφάνεια καθώς κινείται κατά μήκος της αντί να κινείται απλώς κατά μήκος της - αυτό της επιτρέπει να απομακρύνεται από την επιφάνεια όταν η βελόνα αισθάνεται κορυφογραμμή, ώστε να μην προσκρούει στην επιφάνεια όταν κινείται κατά μήκος της, γεγονός που την καθιστά χρήσιμη για μαλακές επιφάνειες όπως βιολογικά δείγματα, καθώς είναι λιγότερο πιθανό να τις καταστρέψει με αυτόν τον τρόπο.
