Mikroskop sił atomowych (AFM) – zasada działania
Mikroskop sił atomowych (AFM) to zaawansowane narzędzie do badania powierzchni materiałów na poziomie atomowym. Działa na zasadzie pomiaru sił oddziałujących między bardzo cienkim ostrzem a badanym obiektem.
Proces rozpoczyna się od przesuwania ostrza, które jest zamocowane na końcu elastycznego ramienia, bardzo blisko powierzchni próbki. W miarę jak ostrze zbliża się do powierzchni, różne siły, takie jak siły Van der Waalsa, siły elektrostatyczne czy siły sprężystości, wpływają na jego ugięcie.
Ramię AFM jest na tyle elastyczne, że te siły powodują jego delikatne odkształcenie. Precyzyjne pomiary tego odkształcenia są wykonywane przez specjalne czujniki, takie jak laser czy detektor optyczny, które rejestrują zmiany w położeniu ostrza. Na podstawie tych pomiarów komputer tworzy obraz powierzchni próbki, umożliwiając analizę jej struktury z niezwykłą precyzją, w skali nanometrów. AFM znajduje zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak nanotechnologia, biologia czy materiały, umożliwiając szczegółowe badanie właściwości powierzchni.
Mikroskop sił atomowych (AFM) pozwala na pomiar różnych właściwości powierzchni materiałów z niezwykłą precyzją.
Pomiar topografii powierzchni: AFM umożliwia tworzenie szczegółowych obrazów topograficznych powierzchni próbki. To oznacza, że można zobaczyć wysokości i nierówności na powierzchni z rozdzielczością na poziomie nanometrów.
Pomiar siły oddziaływania: Można mierzyć różne siły działające na ostrze AFM, takie jak siły Van der Waalsa, siły elektrostatyczne czy siły sprężystości. To pozwala na badanie oddziaływań między cząstkami na powierzchni próbki.
Pomiar właściwości mechaniczne: AFM może być używany do pomiaru właściwości mechanicznych materiałów, takich jak twardość, elastyczność czy moduł Younga. To pozwala na ocenę, jak materiał reaguje na nacisk lub odkształcenia.
Pomiar siły klejenia i siły tarcia: Pomiar sił klejenia i tarcia między ostrzem AFM a powierzchnią próbki jest możliwy dzięki specjalnym trybom pracy AFM, co może być przydatne w badaniu właściwości adhezyjnych i tribologicznych materiałów.
Pomiar właściwości elektronowych: W niektórych wariantach AFM, takich jak mikroskopie sił atomowych z wbudowanym modułem do pomiaru właściwości elektrycznych, można badać właściwości elektroniczne powierzchni, jak przewodnictwo elektryczne czy napięcie powierzchniowe.
Pomiar struktur molekularnych: AFM może dostarczać informacji na temat organizacji molekularnej i struktury powierzchni w skali nanometrowej, co jest szczególnie przydatne w badaniach biomolekuł i nanostruktur.
Źródło zdjęcia: https://apinstruments.pl/mikroskop-sil-atomowych-afm/
