Nano World
Nano, fra det græske ord for “dværg”, svarer til et præfiks, der betegner en faktor på 10-9. En nanometer er således en milliardtedel af en meter, hvilket er den længdeskala, hvor intermolekylære kræfter og kvanteeffekter slår igennem. For at sætte nanoskalaen i et mere forståeligt perspektiv kan man tænke på, at størrelsen af et atom i forhold til et æble svarer til størrelsen af et æble i forhold til planeten Jorden! Atomkraftmikroskoper (AFM’er) giver os et vindue ind i denne verden på nanoskala.
AFM-princip
– Overfladegenkendelse
Et AFM bruger en cantilever med en meget skarp spids til at scanne hen over en prøveoverflade. Når spidsen nærmer sig overfladen, får den tætte, tiltrækkende kraft mellem overfladen og spidsen cantileveren til at bøje sig mod overfladen. Men når cantileveren bringes endnu tættere på overfladen, således at spidsen kommer i kontakt med den, tager den stadig mere frastødende kraft over og får cantileveren til at afbøje væk fra overfladen.
– Detektionsmetode
Der anvendes en laserstråle til at registrere cantileverens afbøjning mod eller væk fra overfladen. Ved at reflektere en indfaldende stråle på den flade top af cantileveren vil enhver afbøjning af cantileveren forårsage små ændringer i den reflekterede stråles retning. En positionsfølsom fotodiode (PSPD) kan anvendes til at spore disse ændringer. Hvis en AFM-spids passerer over en hævet overflade, registreres den resulterende cantileverudbøjning (og den efterfølgende ændring i den reflekterede stråles retning) af PSPD’en.
– Billeddannelse
En AFM tager billeder af topografien af en prøveoverflade ved at scanne cantileveren over et område af interesse. De hævede og sænkede træk på prøveoverfladen påvirker cantileverens afbøjning, som overvåges af PSPD’en. Ved at bruge et feedback loop til at styre spidsens højde over overfladen – og dermed opretholde en konstant laserposition – kan AFM generere et nøjagtigt topografisk kort over overfladeelementerne.