Δοκιμές AFM και Μελέτες Περιπτώσεων
Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης (AFM) χρησιμοποιεί μικροπρόβολο για να ανιχνεύσει και να ενισχύσει τις δυνάμεις μεταξύ των ατόμων του ανιχνευτή στόχου στον πρόβολο, επιτυγχάνοντας ανίχνευση με ανάλυση ατομικού επιπέδου. Το μικροσκόπιο ατομικής δύναμης είναι ένα αναλυτικό όργανο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της επιφανειακής δομής στερεών υλικών, συμπεριλαμβανομένων των μονωτών, για τη διερεύνηση της επιφανειακής δομής και των ιδιοτήτων των ουσιών και για τη λήψη πληροφοριών για τη δομή της επιφάνειας σε ανάλυση νανοκλίμακας.
Το βασικό συστατικό του μικροσκοπίου ατομικής δύναμης (AFM) είναι ένας μικροπρόβολος με έναν μυτερό καθετήρα στην κεφαλή του για τη σάρωση της επιφάνειας του δείγματος. Αυτός ο τύπος προβόλου έχει μέγεθος που κυμαίνεται από δέκα έως εκατοντάδες μικρόμετρα και συνήθως αποτελείται από πυρίτιο ή νιτρίδιο του πυριτίου. Διαθέτει έναν καθετήρα στην κορυφή και η ακτίνα καμπυλότητας του άκρου του ανιχνευτή είναι στην περιοχή νανομέτρων. Κατά τη σάρωση σε σταθερό ύψος, ο καθετήρας είναι πιθανό να συγκρουστεί με την επιφάνεια και να προκαλέσει ζημιά. Έτσι συνήθως διατηρείται μέσω συστημάτων ανάδρασης.
Βασική αρχή: Χρήση μικροσκοπικών ανιχνευτών για την «εξερεύνηση» της επιφάνειας του δείγματος για τη λήψη πληροφοριών
Η μικροσκοπία ατομικής δύναμης χρησιμοποιεί τη σχέση μεταξύ των ατομικών δυνάμεων μεταξύ του ανιχνευτή και του δείγματος για να προσδιορίσει τη μορφολογία της επιφάνειας του δείγματος. Στη μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM), το ένα άκρο ενός μικροπρόβολου είναι σταθερό και το άλλο άκρο έχει μια μικροσκοπική άκρη βελόνας. Το μήκος του μικροπροβολέα είναι συνήθως μεταξύ λίγων μικρομέτρων και πολλών δεκάδων μικρομέτρων και η διάμετρος του άκρου της βελόνας είναι συνήθως μεταξύ λίγων νανόμετρων και πολλών δεκάδων νανόμετρων. Όταν το AFM λειτουργεί, το άκρο της βελόνας έρχεται ελαφρά σε επαφή με την επιφάνεια του δείγματος και η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ του άκρου και του δείγματος μπορεί να προκαλέσει παραμόρφωση ή δόνηση του μικροπρόβολου. Αυτή η δύναμη αλληλεπίδρασης μπορεί να είναι δύναμη van der Waals, ηλεκτροστατική δύναμη, μαγνητική δύναμη κ.λπ. Ανιχνεύοντας την παραμόρφωση ή τη δόνηση του μικροπροβολέα, μπορούν να συναχθούν η μορφολογία και οι φυσικές ιδιότητες της επιφάνειας του δείγματος.
Το AFM έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της επιφανειακής μορφολογίας και των φυσικών ιδιοτήτων διαφόρων υλικών και δειγμάτων, όπως μέταλλα, ημιαγωγοί, κεραμικά, πολυμερή, βιομόρια κ.λπ. Επιπλέον, το AFM μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για νανοχειρισμό, όπως νανοκατασκευή, νανοσυναρμολόγηση κ.
