Μια απλοποιημένη ανάλυση των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων της μικροσκοπίας ατομικής δύναμης
Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης είναι ένα μικροσκόπιο που χρησιμοποιεί έναν μικροπρόβολο για να ανιχνεύσει και να ενισχύσει τη δύναμη μεταξύ του αιχμηρού καθετήρα στον πρόβολο και των ατόμων του υπό δοκιμή δείγματος, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της ανίχνευσης, με ανάλυση ατομικού επιπέδου. Δεδομένου ότι το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης μπορεί να παρατηρήσει τόσο τους αγωγούς όσο και τους μη αγωγούς, καλύπτει τις ελλείψεις των μικροσκοπίων σάρωσης σήραγγας. Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης επινοήθηκε από τον Gerd Binning του Ερευνητικού Κέντρου της IBM στη Ζυρίχη και τον Calvin Quate του Πανεπιστημίου Stanford το 1985. Σκοπός του είναι να κάνει μη αγωγούς παρόμοιους με τη μέθοδο παρατήρησης με μικροσκόπια ανιχνευτή σάρωσης (SPM). Η μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ του μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (AFM) και του μικροσκοπίου σάρωσης σήραγγας (STM) είναι ότι δεν χρησιμοποιεί το φαινόμενο διοχέτευσης ηλεκτρονίων, αλλά ανιχνεύει την επαφή μεταξύ των ατόμων, τον ατομικό δεσμό, τη δύναμη van der Waals ή το φαινόμενο Casimir κ.λπ. Οι επιφανειακές ιδιότητες του δείγματος.
Πλεονεκτήματα της μικροσκοπίας ατομικής δύναμης:
Η μικροσκοπία ατομικής δύναμης έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης. Σε αντίθεση με τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια, τα οποία παρέχουν μόνο δισδιάστατες εικόνες, τα AFM παρέχουν πραγματικούς τρισδιάστατους χάρτες επιφανειών. Ταυτόχρονα, το AFM δεν απαιτεί καμία ειδική επεξεργασία του δείγματος, όπως επιμετάλλωση χαλκού ή επιμετάλλωση άνθρακα, η οποία μπορεί να προκαλέσει μη αναστρέψιμη βλάβη στο δείγμα. Τρίτον, τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια πρέπει να λειτουργούν υπό συνθήκες υψηλού κενού, ενώ τα μικροσκόπια ατομικής δύναμης μπορούν να λειτουργήσουν καλά υπό κανονική πίεση και ακόμη και σε υγρά περιβάλλοντα. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη βιολογικών μακρομορίων και ακόμη και ζωντανών βιολογικών ιστών.
Μειονεκτήματα του AFM:
Σε σύγκριση με την ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, τα μειονεκτήματα του AFM είναι ότι το εύρος απεικόνισης είναι πολύ μικρό, η ταχύτητα είναι αργή και επηρεάζεται πάρα πολύ από τον ανιχνευτή. Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης είναι ένας νέος τύπος οργάνου με υψηλή ανάλυση ατομικού επιπέδου που επινοήθηκε μετά το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας. Μπορεί να ανιχνεύσει τις φυσικές ιδιότητες διαφόρων υλικών και δειγμάτων στην περιοχή των νανομέτρων, συμπεριλαμβανομένης της μορφολογίας, ή να πραγματοποιήσει απευθείας χειραγώγηση νανομέτρου. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς των ημιαγωγών, των νανολειτουργικών υλικών, της βιολογίας, της χημικής βιομηχανίας, των τροφίμων, της φαρμακευτικής έρευνας και διαφόρων θεμάτων που σχετίζονται με νανο σε επιστημονικά ερευνητικά ινστιτούτα και έχει γίνει βασικό εργαλείο για την έρευνα στη νανοεπιστήμη.
Σε σύγκριση με το μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας, το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης έχει ευρύτερη εφαρμογή επειδή μπορεί να παρατηρήσει μη αγώγιμα δείγματα. Το μικροσκόπιο δύναμης σάρωσης, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην επιστημονική έρευνα και τη βιομηχανία, βασίζεται στο μικροσκόπιο ατομικής δύναμης.
