Nano World
Nano, de la cuvântul grecesc pentru „pitic”, corespunde unui prefix care denotă un factor de 10-9. Astfel, un nanometru reprezintă o miliardime de metru, care este scara de lungime la care se manifestă forța intermoleculară și efectul cuantic. Pentru a plasa scara nanometrică într-o perspectivă mai ușor de înțeles, gândiți-vă că dimensiunea unui atom în raport cu un măr este similară cu dimensiunea unui măr în raport cu planeta Pământ! Microscoapele de forță atomică (AFM) ne oferă o fereastră în această lume la scară nanometrică.
Principiul AFM
– Detectarea suprafețelor
Un AFM folosește un cantilever cu un vârf foarte ascuțit pentru a scana pe suprafața unei probe. Pe măsură ce vârful se apropie de suprafață, forța de atracție cu rază mică de acțiune dintre suprafață și vârf face ca cantileverul să devieze spre suprafață. Cu toate acestea, pe măsură ce cantileverul este adus și mai aproape de suprafață, astfel încât vârful să intre în contact cu aceasta, forța de respingere din ce în ce mai mare preia controlul și determină cantileverul să se îndepărteze de suprafață.
– Metoda de detecție
Se utilizează un fascicul laser pentru a detecta devierile cantileverului spre sau de la suprafață. Prin reflectarea unui fascicul incident pe partea superioară plană a cantileverului, orice deviere a cantileverului va provoca ușoare schimbări în direcția fasciculului reflectat. O fotodiodă sensibilă la poziție (PSPD) poate fi utilizată pentru a urmări aceste modificări. Astfel, dacă un vârf AFM trece peste o caracteristică de suprafață ridicată, deviația cantileverului rezultată (și schimbarea ulterioară a direcției fasciculului reflectat) este înregistrată de PSPD.
– Imagistică
Un AFM imaginează topografia suprafeței unei probe prin scanarea cantileverului peste o regiune de interes. Caracteristicile ridicate și coborâte de pe suprafața probei influențează devierea cantilerului, care este monitorizată de PSPD. Utilizând o buclă de reacție pentru a controla înălțimea vârfului deasupra suprafeței – menținând astfel o poziție constantă a laserului – AFM poate genera o hartă topografică precisă a caracteristicilor suprafeței.