Nano World
Nano, van het Griekse woord voor ‘dwerg’, komt overeen met een voorvoegsel dat een factor van 10-9 aangeeft. Een nanometer is dus een miljardste meter, de lengteschaal waarop de intermoleculaire kracht en het kwantumeffect zich doen gelden. Om de nanoschaal in een begrijpelijker perspectief te plaatsen, bedenk dat de grootte van een atoom ten opzichte van een appel vergelijkbaar is met de grootte van een appel ten opzichte van de planeet Aarde! Atomic Force Microscopes (AFM’s) geven ons een venster in deze nanoschaalwereld.
AFM Principe
– Surface Sensing
Een AFM gebruikt een cantilever met een zeer scherpe punt om over een monsteroppervlak te scannen. Wanneer de punt het oppervlak nadert, zorgt de aantrekkingskracht tussen het oppervlak en de punt ervoor dat de cantilever afbuigt naar het oppervlak. Echter, als de cantilever wordt gebracht nog dichter bij het oppervlak, zodanig dat de tip contact maakt met het, steeds meer afstotende kracht overneemt en veroorzaakt de cantilever af te buigen van het oppervlak.
– Detectie methode
Een laserstraal wordt gebruikt om cantilever afbuigingen detecteren naar of weg van het oppervlak. Door een invallende straal op de vlakke top van de cantilever te weerkaatsen, zal elke cantileververbuiging kleine veranderingen in de richting van de weerkaatste straal veroorzaken. Een positiegevoelige fotodiode (PSPD) kan worden gebruikt om deze veranderingen op te sporen. Dus, als een AFM tip gaat over een verhoogd oppervlak kenmerk, de resulterende cantilever afbuiging (en de daaropvolgende verandering in de richting van de gereflecteerde bundel) wordt geregistreerd door de PSPD.
– Beeldvorming
Een AFM beelden van de topografie van een monster oppervlak door het scannen van de cantilever over een gebied van belang. De verhoogde en verlaagde kenmerken op het monsteroppervlak beïnvloeden de afbuiging van de cantilever, die wordt gecontroleerd door de PSPD. Door het gebruik van een feedback lus om de hoogte van de tip boven het oppervlak-dus het handhaven van constante laserpositie-de AFM kan het genereren van een nauwkeurige topografische kaart van het oppervlak features.