Nano World
Nano, a görög ‘törpe’ szóból, a 10-9-es tényezőt jelölő előtagnak felel meg. Így egy nanométer a méter egy milliárdod része, ami az a hosszskála, ahol a molekulák közötti erő és a kvantumhatás érvényesül. Hogy érthetőbb perspektívába helyezzük a nanoméretet, gondoljunk arra, hogy egy atom mérete egy almához viszonyítva hasonló egy alma méretéhez a Föld bolygóhoz viszonyítva! Az atomerő-mikroszkópok (AFM) ablakot nyitnak számunkra ebbe a nanoméretű világba.
AFM elve
– Felületérzékelés
Az AFM egy nagyon éles hegyű konzolt használ a minta felületének letapogatására. Ahogy a hegy megközelíti a felületet, a felület és a hegy közötti közeli, vonzó erő hatására a konzol a felület felé hajlik. Ahogy azonban a konzol még közelebb kerül a felülethez, úgy, hogy a hegye érintkezik vele, egyre inkább a taszító erő veszi át a hatalmat, és a konzol a felülettől elhajlik.
– Érzékelési módszer
A lézersugár segítségével érzékelik a konzol elhajlását a felület felé vagy a felülettől távolodva. A beeső sugárnak a konzol lapos tetejéről történő visszaverődésével a konzol bármilyen elhajlása a visszavert sugár irányának kismértékű változását okozza. Egy helyzetérzékeny fotodióda (PSPD) használható e változások követésére. Így, ha egy AFM-csúcs áthalad egy kiemelkedő felületi jellemzőn, a PSPD rögzíti a konzol kitérését (és a visszavert sugár irányának ezt követő változását).
– Képalkotás
Az AFM a minta felületének topográfiáját úgy képezi le, hogy a konzollal végigpásztázza az érdeklődésre számot tartó területet. A mintafelület megemelkedett és lesüllyedt jellemzői befolyásolják a konzol kitérését, amelyet a PSPD nyomon követ. Azáltal, hogy az AFM egy visszacsatolási hurok segítségével szabályozza a csúcs magasságát a felület felett – így fenntartva az állandó lézerpozíciót -, pontos topográfiai térképet tud készíteni a felület jellemzőiről.