Uproszczona analiza zalet i wad mikroskopii sił atomowych
Mikroskop sił atomowych to mikroskop, który wykorzystuje mikro-wspornik do wykrywania i wzmacniania siły między ostrą sondą na wsporniku a atomami badanej próbki, aby osiągnąć cel wykrywania z rozdzielczością na poziomie atomowym. Ponieważ mikroskop sił atomowych może obserwować zarówno przewodniki, jak i nieprzewodniki, rekompensuje wady skaningowych mikroskopów tunelowych. Mikroskop sił atomowych został wynaleziony przez Gerda Binninga z Centrum Badawczego IBM Zurich i Calvina Quate'a z Uniwersytetu Stanforda w 1985 roku. Jego celem jest uczynienie materiałów nieprzewodzących podobnymi do metody obserwacji mikroskopów z sondami skanującymi (SPM). Największą różnicą między mikroskopem sił atomowych (AFM) a skaningowym mikroskopem tunelowym (STM) jest to, że nie wykorzystuje on efektu tunelowania elektronów, ale wykrywa kontakt między atomami, wiązanie atomowe, siłę van der Waalsa lub efekt Casimira itp. Właściwości powierzchni próbki.
Zalety mikroskopii sił atomowych:
Mikroskopia sił atomowych ma wiele zalet w porównaniu ze skaningową mikroskopią elektronową. W przeciwieństwie do mikroskopów elektronowych, które zapewniają jedynie obrazy dwuwymiarowe, AFM zapewniają prawdziwie trójwymiarowe mapy powierzchni. Jednocześnie AFM nie wymaga specjalnego traktowania próbki, takiego jak miedziowanie lub węglowanie, które może spowodować nieodwracalne uszkodzenie próbki. Po trzecie, mikroskopy elektronowe muszą działać w warunkach wysokiej próżni, podczas gdy mikroskopy sił atomowych mogą dobrze działać pod normalnym ciśnieniem, a nawet w płynnych środowiskach. Można to wykorzystać do badania makrocząsteczek biologicznych, a nawet żywych tkanek biologicznych.
Wady AFM:
W porównaniu ze skaningową mikroskopią elektronową wady AFM polegają na tym, że zakres obrazowania jest zbyt mały, prędkość jest niska i sonda ma na nią zbyt duży wpływ. Mikroskop sił atomowych to nowy typ instrumentu o wysokiej rozdzielczości na poziomie atomowym, wynaleziony po skaningowym mikroskopie tunelowym. Może wykrywać właściwości fizyczne różnych materiałów i próbek w obszarze nanometrów, w tym morfologię, lub bezpośrednio przeprowadzać manipulacje nanometrami; Jest szeroko stosowany w dziedzinie półprzewodników, materiałów nanofunkcjonalnych, biologii, przemysłu chemicznego, żywności, badań farmaceutycznych i różnych przedmiotów związanych z nano w instytutach naukowo-badawczych i stał się podstawowym narzędziem badań nanonaukowych.
W porównaniu ze skaningowym mikroskopem tunelowym, mikroskop sił atomowych ma szersze zastosowanie, ponieważ może obserwować próbki nieprzewodzące. Skaningowy mikroskop siłowy, który jest szeroko stosowany w badaniach naukowych i przemyśle, oparty jest na mikroskopie sił atomowych.
