Mondo Nano
Nano, dal greco “nano”, corrisponde a un prefisso che denota un fattore di 10-9. Così, un nanometro è un miliardesimo di metro, che è la scala di lunghezza alla quale la forza intermolecolare e l’effetto quantico prendono piede. Per mettere la nanoscala in una prospettiva più comprensibile, considera che la dimensione di un atomo rispetto a una mela è simile alla dimensione di una mela rispetto al pianeta Terra! I microscopi a forza atomica (AFM) ci danno una finestra in questo mondo su scala nanometrica.
Principio dell’AFM
– Surface Sensing
Un AFM usa un cantilever con una punta molto affilata per scansionare la superficie di un campione. Quando la punta si avvicina alla superficie, la forza attrattiva a distanza ravvicinata tra la superficie e la punta fa deflettere il cantilever verso la superficie. Tuttavia, quando il cantilever si avvicina ancora di più alla superficie, in modo tale che la punta entra in contatto con essa, la forza repulsiva subentra sempre di più e fa deflettere il cantilever dalla superficie.
– Metodo di rilevamento
Un raggio laser viene utilizzato per rilevare le deflessioni del cantilever verso o lontano dalla superficie. Riflettendo un raggio incidente sulla parte superiore piatta del cantilever, qualsiasi deflessione del cantilever causerà leggeri cambiamenti nella direzione del raggio riflesso. Un diodo fotografico sensibile alla posizione (PSPD) può essere usato per tracciare questi cambiamenti. Così, se una punta AFM passa sopra una caratteristica della superficie sollevata, la deflessione risultante del cantilever (e il conseguente cambiamento nella direzione del fascio riflesso) è registrata dal PSPD.
– Imaging
Un AFM immagina la topografia della superficie di un campione facendo scorrere il cantilever su una regione di interesse. Le caratteristiche sollevate e abbassate sulla superficie del campione influenzano la deflessione del cantilever, che viene monitorata dal PSPD. Usando un ciclo di feedback per controllare l’altezza della punta sopra la superficie – mantenendo così costante la posizione del laser – l’AFM può generare un’accurata mappa topografica delle caratteristiche della superficie.