Kính hiển vi lực nguyên tử được cho là công nghệ kính hiển mạnh mẽ và linh hoạt nhất để nghiên cứu các mẫu ở kích thước nano. Tính chất linh hoạt thể hiện ở chỗ một kính hiển vi lực nguyên tử không chỉ cung cấp hình ảnh địa hình ba chiều của mẫu, nó còn cho phép thực hiện rất nhiều đo đạc bề mặt tùy theo nhu cầu của các nhà khoa học và các kỹ sư. Sức mạnh của AFM thể hiện ở khả năng tạo ảnh với độ phân giải tới cấp độ nguyên tử và thước đo độ phân giải tới angstrom, với sự chuẩn bị mẫu tối thiểu.
Vậy, một thiết bị AFM làm việc như thế nào? Trong trang này, chúng tôi giới thiệu với bạn các nguyên tắc của một AFM bằng một đoạn video dễ hiểu. Hãy chia sẻ trang này với những người khác, và gửi email cho chúng tôi nếu bạn có bất kỳ câu hỏi liên quan cần giải đáp.
Nguyên lý hoạt động của AFM
Thế giới Nano
Nano ,theo tiếng Hy Lạp có nghĩa 'nhỏ bé', trong hệ đơn vị đo lường nó tương ứng với một tiền tố biểu thị một yếu tố nhỏ bằng 10 -9 . Một nanomet bằng một phần tỷ của một mét, đó là khoảng cách mà tại đó lực tương tác giữa các phân tử và hiệu ứng lượng tử chi phối. Để dễ hình dung với kích thước nano ta hãy đưa ra một so sánh như sau: Kích thước của trái đất lơn hơn một quả táo bao nhiêu lần thì kích thước của quả táo cũng tương ứng lơn hơn một nguyên tử bấy nhiêu lần! Kính hiển vi (AFMs) đã mở ra cho chúng ta một cửa sổ đi vào thế giới có kích thước nano này.
Nguyên tắc AFM
- Dò bề mặt
AFM sử dụng một cantilever với mũi dò rất nhỏ để quét trên bề mặt mẫu cần phân tích. Khi khoảng cách giữu mũi dò và bề mặt mẫu rất nhỏ, lực hấp dẫn giữa bề mặt mẫu và mũi dò sẽ gây ra sự lệch hướng của cantilver về phía bề mặt mẫu. Tuy nhiên, khi cantilever được đưa đến quá gần bề mặt, chẳng hạn rằng mũi dò tiếp xúc với mặt mẫu, lực đẩy giữu các phân tử sẽ làm cantilever chệch hướng theo phương ra khỏi bề mặt.
- Phương pháp để phát hiện sự chệch hướng của cantilever.
Một chùm tia laser được sử dụng để phát hiện độ lệch của Caltilerver lại gần hoặc ra xa bề mặt. Bằng cách cho một tia laser phản xạ ở mặt trên của caltilever, mọi sự lệch hướng của caltilerver sẽ dẫn đến sự lệch hướng của chùm tia phản xạ. Một photo diode (PSPD) đặt ở phía sau có thể được sử dụng để theo dõi những thay đổi này. Do đó, khi đầu tip AFM quét qua một vị trí nổilên khỏi bề mặt mẫu, sẽ gây ra sự lệch vị trí của cantilever, kết quả (và dẫn đến sự thay đổi trong hướng của chùm tia phản xạ) này sẽ được ghi lại bởi PSPD.
- Sự tạo ảnh
AFM tái tạo hình ảnh địa hình của bề mặt mẫu bằng cách quét cantilever trên một khu vực cần nghiên cứu. Các vết lồi, lõm trên bề mặt mẫu sẽ làm thay đổi độ lệch của cantilever, và được theo dõi PSPD. Sử dụng một hệ thống phản hồi ta có thể kiểm soát chính xác chiều cao của đầu tip trên bề mặt mẫu, bằng cách giữu cho vị trí chùm laser không thay đổi, điều này cho phép AFM tạo ra một bản đồ địa hình chính xác của bề mặt quan sát.
