Nanovärlden
Nano, från det grekiska ordet för ”dvärg”, motsvarar ett prefix som betecknar en faktor 10-9. En nanometer är således en miljarddel av en meter, vilket är den längdskala där intermolekylära krafter och kvanteffekter tar ut sin rätt. För att sätta nanoskalan i ett mer begripligt perspektiv kan man tänka sig att storleken på en atom i förhållande till ett äpple motsvarar storleken på ett äpple i förhållande till planeten jorden! Atomkraftmikroskop (AFM) ger oss ett fönster in i denna värld på nanoskala.
AFM-princip
– Ytavkänning
Ett AFM använder en käpp med en mycket vass spets för att skanna över en provyta. När spetsen närmar sig ytan får den nära, attraktiva kraften mellan ytan och spetsen klyftan att avledas mot ytan. Men när klyftan förs ännu närmare ytan, så att spetsen kommer i kontakt med den, tar den alltmer repulsiva kraften över och får klyftan att böjas bort från ytan.
– Detektionsmetod
En laserstråle används för att detektera klyftans avböjning mot eller bort från ytan. Genom att reflektera en infallande stråle från den platta toppen av klyvbäraren kommer varje avböjning av klyvbäraren att orsaka små förändringar i den reflekterade strålens riktning. En positionskänslig fotodiod (PSPD) kan användas för att spåra dessa förändringar. Om en AFM-spets passerar över en upphöjd yta registreras den resulterande avböjningen av cantileveren (och den efterföljande ändringen i den reflekterade strålens riktning) av PSPD:n.
– Avbildning
En AFM avbildar topografin på en provyta genom att skanna cantileveren över ett område av intresse. De upphöjda och sänkta dragen på provytan påverkar cantileverens avböjning, som övervakas av PSPD. Genom att använda en återkopplingsslinga för att styra spetsens höjd över ytan – och därmed upprätthålla en konstant laserposition – kan AFM generera en exakt topografisk karta över ytans egenskaper.