מהו מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM)?
מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) הוא טכניקה ניסיונית חדשה לצפייה בטופוגרפיה המיקרוסקופית של פני השטח של דגימות על ידי ניצול כוחות האינטראקציה בין אטומים ומולקולות. הוא מצויד בבדיקה ננומטרית המקובעת על שלוחה אלסטית הניתנת לשליטה גמישה בקנה מידה מיקרו. כאשר הבדיקה מתקרבת לדגימה, כוח האינטראקציה בין אטומים בקצה הבדיקה לאטומים על פני הדגימה מכופף את הזרוע ומעקר אותו ממקומו המקורי. תמונה תלת מימדית משוחזרת בהתאם לתדירות הסטייה או הרטט של הגשושית במהלך הסריקה, כך שניתן לקבל את המורפולוגיה של פני השטח וההרכב האטומי של הדגימה בעקיפין.
הוא בוחן את מבנה פני השטח ומאפיינים של חומרים על ידי זיהוי הכוח הבין-אטומי החלש ביותר בין משטח המדגם לבין אלמנט מיניאטורי הרגיש לכוח. קצה אחד של מיקרו-קנטיליבר, שהוא רגיש מאוד לכוחות זעירים, קבוע, בעוד המיקרו-קצה בקצה השני מתקרב לדגימה ומקיים איתה אינטראקציה. כוח האינטראקציה גורם לעיוות או לשינוי במצב התנועה של המיקרו-קנטיליבר.
במהלך סריקה לדוגמה, חיישנים מזהים את השינויים הללו כדי להשיג את התפלגות כוחות האינטראקציה, וכך משטחים מידע מבני ברזולוציה ננומטרית. AFM מורכב בעיקר מ שלוחה עם קצה חד, גלאי תנועה שלוחה, לולאת משוב לבקרת תנועה, סורק קרמי פיזואלקטרי לסריקת דוגמאות ומערכת מבוקרת ממוחשבת לרכישת תמונה, הצגה ועיבוד. ניתן לזהות את התנועה של המיקרו-קנטיליבר בשיטות חשמליות כגון זיהוי זרם מנהור, או שיטות אופטיות הכוללות הסטת קרן והתערבות. כאשר הקצה קרוב מספיק לדגימה ומתקיימים ביניהם כוחות דחייה קצרי טווח, זיהוי של דחייה זו מאפשר הדמיה של פני השטח ברזולוציה אטומית; הרזולוציה היא בדרך כלל ברמת ננומטר. מדידת AFM אינה מטילה דרישות מיוחדות על דגימות וניתן ליישם על משטחים מוצקים, מערכות נספגות ועוד.
