Атомный силовой микроскоп (английское сокращение: AFM) — высокотехнологичный научный прибор, позволяющий получать изображения поверхности образцов с разрешением порядка нескольких нанометров и манипулировать наноскопических объектами, например, отдельными молекулами.

Принцип действия

В атомном силовом микроскопе поверхность сканирует тонкий щуп, расположенный на конце консольной балки, которую называют кантилевера. Высокоточное перемещение поверхности под щупом обеспечивают пьезоэлектрические элементы, которые изменяют свою длину в зависимости от приложенного напряжения. Двигаясь над неровной поверхностью, щуп поднимается и опускается, и эти очень малые вертикальные перемещения детектируются с помощью лазерного луча, который падает на верхнюю поверхность консольной балки с прикрепленным зеркалом. Хотя вертикальные перемещения зеркала очень малы, отраженный от него луч отклоняется на угол, весьма значителен, чтобы его можно было измерить с помощью матричного фотодетектор. Полученный сигнал анализируется с помощью электроники и превращается в изображение поверхности. Для обеспечения постоянной силы между поверхностью и щупом и предотвращения повреждений, используется электронный механизм обратной связи.

История

Атомный силовой микроскоп изобрели в 1986 году Герд Бинниг, Кэлвин Квейт и Кристоф Гербер почти сразу же после изобретения сканирующего туннельного микроскопа. Идея была заложена Гердом Бинниг и Генрихом Рорером (Нобелевская премия по физике, 1986 год). С помощью атомно-силового микроскопа можно получать изображение как физических, так и биологических и химических объектов (вирусов и бактерий, атомов и молекул). Разрешение таких микроскопов достигает доли нанометров, что позволяет наблюдать атомы! Возможности этого прибора не ограничиваются получением изображений. С помощью атомно-силового микроскопа можно изучать взаимодействие двух объектов: измерять силы трения, упругости, адгезии, а также перемещать отдельные атомы, осаждать и удалять их с любой поверхности.

К 1989 году уже появились атомные силовые микроскопы серийного производства. В наше время атомные силовые микроскопы стали стандартным методом получения изображений поверхности. Щуп микроскопа можно использовать для того, чтобы контролируемо передвигать небольшие наноскопических объекты в нужное место на этаже.

Изображения по теме

  • Атомный силовой микроскоп
  • Атомный силовой микроскоп
  • Атомный силовой микроскоп
  • Атомный силовой микроскоп