Atomivoimamikroskooppi
Atomivoimamikroskoopit (AFM) ovat eräänlainen mikroskooppi. AFM-mittalaitteilla saadaan kuvia pinnoilla tai pinnoilla olevista atomeista. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin (SEM) tavoin AFM:n tarkoituksena on tarkastella kohteita atomitasolla. Itse asiassa AFM:ää voidaan käyttää yksittäisten atomien tarkasteluun. Sitä käytetään yleisesti nanoteknologiassa.
AFM voi tehdä joitakin asioita, joita SEM ei voi tehdä. AFM:llä voidaan saavuttaa suurempi resoluutio kuin SEM:llä. Lisäksi AFM:n ei tarvitse toimia tyhjiössä. Itse asiassa AFM voi toimia ympäröivässä ilmassa tai vedessä, joten sillä voidaan tarkastella biologisten näytteiden, kuten elävien solujen, pintoja.
AFM toimii käyttämällä erittäin hienoa neulaa, joka on kiinnitetty konsolipalkkiin. Neulan kärki kulkee kuvattavan materiaalin harjanteiden ja laaksojen yli ja "tunnustelee" pintaa. Kun kärki liikkuu ylös ja alas pinnan vaikutuksesta, konsolista taipuu. Eräässä peruskokoonpanossa laser säteilee konsolille vinossa kulmassa, jolloin konsolin taipuma voidaan mitata suoraan muuttamalla lasersäteen kohtauskulmaa. Näin voidaan luoda kuva, joka paljastaa laitteen kuvaamien molekyylien konfiguraation.
AFM:n toimintatiloja on monia erilaisia. Yksi on "kontaktitila", jossa kärkeä yksinkertaisesti liikutetaan pinnan yli ja mitataan konsolin taipumat. Toista tilaa kutsutaan "napauttamistilaksi", koska kärki napauttaa pintaa vasten, kun se liikkuu pitkin pintaa. Ohjaamalla sitä, kuinka kovaa kärkeä napautetaan, AFM-laite voi siirtyä pois pinnasta, kun neula tuntee harjanteen, jotta se ei osu pintaan, kun se liikkuu sen poikki. Tämä tila on hyödyllinen myös biologisille näytteille, koska se ei todennäköisesti vahingoita pehmeää pintaa. Nämä ovat yleisimmin käytetyt perustilat. On kuitenkin olemassa erilaisia nimiä ja menetelmiä, kuten "ajoittainen kosketustila", "ei-kosketustila", "dynaaminen" ja "staattinen" tila ja muita, mutta nämä ovat usein muunnelmia edellä kuvatuista napauttamis- ja kosketustiloista.
Aiheeseen liittyvät sivut
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on atomivoimamikroskooppi (AFM)?
V: Atomivoimamikroskooppi (AFM) on mikroskooppityyppi, joka tuottaa kuvia atomeista pinnoilla tai pinnoilla. Sillä voidaan tarkastella yksittäisiä atomeja, ja sitä käytetään yleisesti nanoteknologiassa.
K: Miten AFM toimii?
V: AFM toimii käyttämällä erittäin hienoa neulaa, joka on kiinnitetty konsolisäteeseen. Neulan kärki kulkee kuvattavan materiaalin harjanteiden ja laaksojen yli ja "tunnustelee" pintaa. Kun kärki liikkuu ylös ja alas pinnan vaikutuksesta, konsolista taipuu. Eräässä peruskokoonpanossa laser valaisee cantileveriä vinossa kulmassa, jolloin cantileverin taipuma voidaan mitata suoraan muuttamalla sen osumiskulmaa lasersäteeseen nähden. Tämä luo kuvan paljastavan konfiguraation molekyyleistä, joita kone kuvaa.
Kysymys: Mitä etuja AFM-mikroskoopilla on verrattuna pyyhkäisyelektronimikroskooppiin (SEM)?
V: AFM-mikroskoopit tarjoavat suuremman resoluution kuin SEM-mikroskoopit, eikä niitä tarvitse käyttää tyhjiössä kuten SEM-mikroskooppeja - ne voivat toimia ympäröivässä ilmassa tai vedessä, minkä ansiosta niitä voidaan käyttää biologisten näytteiden, kuten elävien solujen, kanssa vahingoittamatta niitä.
K: Mitä toimintatiloja AFM-mittalaitteilla on?
V: AFM:ien yleisesti käytettyjä toimintatiloja ovat kontaktitila, jossa kärkeä yksinkertaisesti liikutetaan pinnan yli ja mitataan konsolin taipumat; napauttamistila, jossa kärkeä napautetaan pintaa vasten, kun se liikkuu pitkin pintaa; ajoittainen kontaktitila; ei-kontaktitila; dynaaminen tila; staattinen tila ja muut - nämä ovat usein muunnelmia edellä kuvatuista napauttamis- ja kontaktitiloista.
K: Miten napauttamistila eroaa kosketustilasta?
V: Napauttamistila eroaa kosketustilasta, koska napauttamistilassa kärki napauttaa pintaa vasten kulkiessaan sitä pitkin sen sijaan, että se vain liikkuisi sen poikki - tämä mahdollistaa sen siirtymisen poispäin pinnasta, kun neula tuntee harjanteen, jolloin se ei osu pintaan liikkuessaan sen poikki, mikä tekee siitä hyödyllisen pehmeille pinnoille, kuten biologisille näytteille, koska ne eivät todennäköisesti vahingoitu tällä tavoin.
