Hvad er et atomkraftmikroskop?

Et atomkraftmikroskop (AFM) er en billeddannelsesteknik med høj opløsning, der kan bruges til at undersøge overfladen af ​​materialer i atomskalaen. Det fungerer ved at scanne et skarpt spids over overfladen af ​​en prøve, måle kræfterne mellem spidsen og prøven.

Her er en sammenbrud af, hvordan det fungerer:

nøglekomponenter:

* cantilever: En lille, fleksibel bjælke med et skarpt spids ved dens ende.

* Tip: Den skarpe, spidsiske ende af cantilever, der interagerer med prøvefladen.

* scanner: En enhed, der bevæger cantileveren over prøveoverfladen på en kontrolleret måde.

* sensor: En enhed, der måler afbøjning eller bøjning af cantilever.

* feedbacksystem: En mekanisme, der justerer spidshøjden for at opretholde en konstant kraft mellem spidsen og prøven.

hvordan det fungerer:

1. scanning: Spidsen er raster-scannet på tværs af prøveoverfladen.

2. interaktion: Når spidsen støder på funktionerne på prøveoverfladen, oplever det kræfter som van der Waals -kræfter, elektrostatiske kræfter eller kemisk binding.

3. afbøjning: Disse kræfter får cantileveren til at bøje eller aflede.

4. detektion: Sensoren måler cantileverens afbøjning.

5. Feedback: Feedbacksystemet justerer spidshøjden for at opretholde en konstant kraft mellem spidsen og prøven.

6. billeddannelse: Højdeinformationen bruges til at generere et tredimensionelt billede af prøveoverfladen.

Fordele ved AFM:

* Høj opløsning: Kan billedfunktioner så små som et par nanometre.

* overfladefølsomhed: Kan bruges til at studere både topografien og de mekaniske egenskaber ved overflader.

* alsidig: Kan bruges til at studere en lang række materialer, herunder metaller, keramik, polymerer og biologiske prøver.

* ikke-destruktiv: Billeddannelsesprocessen beskadiger ikke prøven.

Anvendelser af AFM:

* Materialsvidenskab: Karakterisering af overflademorfologien af ​​materialer, studerer væksten af ​​tynde film og undersøger materialernes mekaniske egenskaber.

* nanoteknologi: Undersøgelse af struktur og egenskaber af nanomaterialer, manipulering af individuelle molekyler og fremstilling af nano-skala-enheder.

* biologi: Billeddannelse af overfladen af ​​celler, vira og andre biologiske strukturer, der studerer interaktioner mellem molekyler og manipulering af DNA.

generelt:

Atomkraftmikroskopet er et kraftfuldt værktøj til at studere nanoskala -verdenen. Dens evne til at give billeder af høj opløsning af overflader kombineret med dens alsidighed gør det til et værdifuldt værktøj i en lang række videnskabelige discipliner.