Świat Nano
Nano, od greckiego słowa oznaczającego „karzeł”, odpowiada przedrostkowi oznaczającemu czynnik 10-9. Tak więc nanometr to jedna miliardowa część metra, czyli skala długości, w której siły międzycząsteczkowe i efekt kwantowy nabierają znaczenia. Aby spojrzeć na nanoskalę z bardziej zrozumiałej perspektywy, pomyśl, że wielkość atomu w stosunku do jabłka jest podobna do wielkości jabłka w stosunku do planety Ziemi! Mikroskopy sił atomowych (AFM) dają nam okno do tego nanoskalowego świata.
Zasada działania AFM
– Wykrywanie powierzchni
An AFM wykorzystuje wspornik z bardzo ostrą końcówką do skanowania powierzchni próbki. Gdy końcówka zbliża się do powierzchni, siła przyciągania pomiędzy powierzchnią a końcówką powoduje odchylenie wspornika w kierunku powierzchni. Jednakże, gdy wspornik jest jeszcze bardziej zbliżany do powierzchni, tak że końcówka styka się z nią, coraz większa siła odpychająca przejmuje kontrolę i powoduje odchylenie wspornika od powierzchni.
– Metoda detekcji
Wiązka laserowa jest używana do wykrywania odchyleń wspornika w kierunku lub od powierzchni. Poprzez odbicie padającej wiązki od płaskiego wierzchołka wspornika, każde odchylenie wspornika spowoduje niewielkie zmiany w kierunku odbitej wiązki. Fotodioda wrażliwa na położenie (PSPD) może być użyta do śledzenia tych zmian. Tak więc, jeśli końcówka AFM przechodzi nad podniesioną cechą powierzchni, wynikające z tego ugięcie wspornika (i następująca po nim zmiana kierunku odbitej wiązki) jest rejestrowane przez PSPD.
– Obrazowanie
An AFM obrazuje topografię powierzchni próbki poprzez skanowanie wspornika nad obszarem zainteresowania. Podniesione i obniżone cechy na powierzchni próbki wpływają na ugięcie wspornika, które jest monitorowane przez PSPD. Wykorzystując pętlę sprzężenia zwrotnego do kontroli wysokości końcówki nad powierzchnią – utrzymując w ten sposób stałą pozycję lasera – AFM może wygenerować dokładną mapę topograficzną cech powierzchni.
.