Mikroskopy AFM

Mikroskopy AFM  to urządzenia umożliwiające tworzenie obrazów badanych powierzchni z bardzo dużą rozdzielczością. Pomiar metodą AFM polega na analizie ugięcia belki z ostrzem pomiarowym pod wpływem oddziaływań sił pomiędzy atomami badanej powierzchni a atomami ostrza. Podczas pomiaru detektor mikroskopu przetwarza wygięcie belki na sygnał prądowy, który następnie generuje obraz próbki. Metoda AFM znajduje zastosowanie w badaniach powierzchni próbek przewodzących oraz nieprzewodzących prąd elektryczny. Dodatkowo pomiary można wykonywać w środowisku powietrza, gazów czy w cieczy.
Mikroskopy sił atomowych mogą pracować w trzech różnych trybach:
• Kontaktowym (ang. contact mode)
• Bezkontaktowym (ang. non-contact mode)
• Trybie z przerywanym kontaktem (ang. tapping, intermittent contact mode)
W kontaktowym trybie pracy ostrze pomiarowe jest w bezpośrednim kontakcie z powierzchnią próbki. Odległość pomiędzy atomami ostrza i próbki wynosi mniej niż 0,1nm. Tryb ten pozwala na uzyskanie bardzo dokładnych obrazów powierzchni. Badanie prowadzone w tym układzie może również dostarczyć szereg informacji takich jak: tarcie, odkształcenia sprężyste i plastyczne, oddziaływania adhezyjne. W trybie bezkontaktowym mikroskop AFM pracuje w zakresie dalekozasięgowych sił przyciągania. Ostrze pomiarowe bezpośrednio nie styka się z powierzchnią próbki. W układzie tym dominują przyciągające siły van der Waalsa. W metodzie bezkontaktowej dźwignię wprowadza się w drgania o częstotliwości bliskiej częstotliwości rezonansowej. Ostatnim trybem pracy mikroskopu AFM jest tryb z przerywanym kontaktem tzw. tapping, który polega na dotykaniu próbki przez ostrze z daną częstotliwością. W wyniku krótkotrwałego kontaktu następuje dyssypacja energii kinetycznej ostrza, a w efekcie zmniejszenie amplitudy drgań. Metoda ta pozwala na ograniczenie uszkodzeń próbki w wyniku sił tarcia czy adhezji i zalecana jest do badań materiałów delikatnych.
Metoda AFM znalazła zastosowanie w chemii i fizyce. Bardzo często jest wykorzystywana w metalurgii, geologii i biofizyce Mikroskopia sił atomowych znalazła również zastosowanie w kontroli jakości w przemyśle materiałów optycznych, półprzewodnikowych oraz magnetycznych nośników pamięci.