Yksinkertaistettu analyysi atomivoimamikroskopian eduista ja haitoista
Atomivoimamikroskooppi on mikroskooppi, joka käyttää mikrouloketta ulokkeen terävän anturin ja testattavan näytteen atomien välisen voiman havaitsemiseen ja vahvistamiseen havaitsemisen tarkoituksen saavuttamiseksi atomitason resoluutiolla. Koska atomivoimamikroskoopilla voidaan tarkkailla sekä johtimia että ei-johtajia, se korvaa pyyhkäisytunnelimikroskooppien puutteet. Atomivoimamikroskoopin keksivät Gerd Binning IBM:n Zürichin tutkimuskeskuksesta ja Calvin Quate Stanfordin yliopistosta vuonna 1985. Sen tarkoituksena on tehdä ei-johteista samanlaisia kuin pyyhkäisykoetinmikroskooppien (SPM) havaintomenetelmä. Suurin ero atomivoimamikroskoopin (AFM) ja pyyhkäisytunnelimikroskoopin (STM) välillä on, että se ei käytä elektronitunnelointiefektiä, vaan havaitsee atomien välisen kosketuksen, atomisidoksen, van der Waalsin voiman tai Casimir-ilmiön jne. Näytteen pinnan ominaisuudet.
Atomivoimamikroskoopin edut:
Atomivoimamikroskopialla on monia etuja pyyhkäisyelektronimikroskooppiin verrattuna. Toisin kuin elektronimikroskoopit, jotka tuottavat vain kaksiulotteisia kuvia, AFM:t tarjoavat todellisia kolmiulotteisia karttoja pinnoista. Samaan aikaan AFM ei vaadi näytteeltä mitään erikoiskäsittelyä, kuten kuparipinnoitusta tai hiilipinnoitusta, jotka voivat aiheuttaa peruuttamattomia vaurioita näytteelle. Kolmanneksi elektronimikroskooppien on toimittava suurissa tyhjiöolosuhteissa, kun taas atomivoimamikroskoopit voivat toimia hyvin normaalipaineessa ja jopa nestemäisissä ympäristöissä. Tällä voidaan tutkia biologisia makromolekyylejä ja jopa eläviä biologisia kudoksia.
AFM:n haitat:
Pyyhkäisyelektronimikroskooppiin verrattuna AFM:n haittoja ovat liian pieni kuvausalue, hidas nopeus ja liiallinen anturi vaikuttaa siihen. Atomivoimamikroskooppi on uudentyyppinen instrumentti, jolla on atomitason korkea resoluutio, joka on keksitty pyyhkäisytunnelimikroskoopin jälkeen. Se voi havaita eri materiaalien ja näytteiden fysikaaliset ominaisuudet nanometrialueella, mukaan lukien morfologia, tai suorittaa suoraan nanometrin manipulointia; Sitä on käytetty laajasti puolijohteiden, nanofunktionaalisten materiaalien, biologian, kemianteollisuuden, elintarvikkeiden, lääketutkimuksen ja erilaisissa nanoon liittyvissä aiheissa tieteellisissä tutkimuslaitoksissa, ja siitä on tullut nanotieteen tutkimuksen perustyökalu.
Pyyhkäisytunnelointimikroskooppiin verrattuna atomivoimamikroskoopilla on laajempi soveltuvuus, koska se pystyy tarkkailemaan johtamattomia näytteitä. Tieteellisessä tutkimuksessa ja teollisuudessa laajalti käytetty pyyhkäisyvoimamikroskooppi perustuu atomivoimamikroskooppiin.
