г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14, помещение номер 23
Россия
+7 (969) 077-72-72
Беларусь
+375 (17) 270-07-81
+375 (29) 626-19-06
Атомно-силовая микроскопия (далее - АСМ, AFM) - это метод сканирования поверхности с разрешением до нанометрового масштаба. AFM описывает группу методов, используемых для неразрушающего исследования поверхности на наноуровне. Они имеют разрешение в 103 раза больше, чем предел разрешения оптической микроскопии. АСМ широко используется для сбора данных о различных механических, функциональных и электрических свойствах на наноуровне, а также для топографических (поверхностных) исследований.
Как правило, атомно-силовая микроскопия используется для трех основных функций:
В соответствии с необходимым применением AFM работает в нескольких режимах. Методы формирования изображения могут быть разделены на контактные или статические также есть различные способы касания или динамические способы, когда кантилевер зонда вибрирует с заданной частотой.
Контактный режим (Contact Mode) сканирования происходит, когда наконечник проходит через поверхность в постоянном взаимодействии. В этих случаях обратная связь поддерживает постоянное отклонение кантилевера (то есть усилие). Это достигается путем регулировки относительного положения Z зонда и образца при сканировании наконечника по всей поверхности. Движение кантилевера представляет собой рельеф поверхности и далее регистрируется. Сила, возникающая в результате контакта наконечника с образцом, может привести к повреждению образца и износу зонда.
Динамический полуконтактный режим (Tapping Mode) - кантилевер колеблется на своей резонансной частоте как бы “простукивая” поверхность (“to tap” - постукивать (англ.)). Амплитуда колебаний измеряется, а затем используется в качестве начальной точки регистрации обратной связи. Связь регулирует относительное положение Z образца и зонда, как в режиме контакта. В этом случае он должен поддерживать постоянную амплитуду, из чего и выстраивается топографическое изображение. Усилия образца и наконечника, особенно в боковом направлении, значительно снижаются, а повреждение образца и износ наконечника значительно минимизируются по сравнению с контактным способом. Однако тут есть свои недостатки: низкая скорость сканирования и повышенная чувствительность к внешним воздействиям.
Но все же данные от полуконтактного способа могут быть проанализированы более подробно. В этих сигналах закодировано большое количество информации о взаимодействиях между зондом и образцом, а также между частицами исследуемого объекта.
Из этих дополнительных данных можно «вытащить» и количественно оценить различные свойства материала, такие как глубина деформации, адгезия и модуль упругости. Это означает, что АСМ может измерять и различать разные материалы, присутствующие в образцах, от биологических клеток до микроэлектрических устройств и полимеров.
Дополнительный метод визуализации, который измеряет кривые расстояния силы на высокой скорости (до 1000 Гц или более), в то же время захватывая каждую кривую при сканировании изображения, представляет собой Fast Force Mapping Mode. С помощью него можно применять модели анализа в автономном режиме и в реальном времени для расчета адгезии, модуля упругости и ряда других свойств, а также для базовой топографии.
В настоящее время атомно-силовая микроскопия является одним из наиболее эффективных методов визуализации, используемых на наноразмерном и субнаномасштабном уровне. Этот метод был применен к множеству проблем в области естественных наук и может регистрировать диапазон свойств поверхности материала как в жидких средах, так и в воздухе, есть варианты низкотемпературных сканирующих микроскопов, для комнатной температуры или универсальные. Дисциплины, где используется AFM, включают в себя:
АСМ является мощным методом визуализации и измерения, который стал критически важным для исследований в области наноразмеров и для промышленных НИОКР во всех их возможных формах. Хорошим примером этого является полупроводниковая промышленность, где АСМ используется для контроля качества и формирования изображений для кремниевых интегральных схем.
Он также, например, используется для визуализации и разработки графена, микроскоп позволил изучить и охарактеризовать графеновые композиционные материалы. Отрасли, такие как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, полагаются на него при разработке материалов. Он настолько универсален, что может определять различные механические свойства на наноразмерном уровне, а также полностью характеризовать образец для испытаний материала в течении нескольких часов, а не дней, как это было раньше. Он может быть использован в биологических исследованиях, чтобы, например, отличить раковые клетки от нормальных клеток, основываясь на их жесткости. Каждый день появляются новые приложения для AFM, а количество исследовательских областей практически не ограничено.
г. Минск, 220 073, ул. Скрыганова, 14,
помещение номер 23
+7 (969) 077-72-72 (WhatsApp)
+375 (17) 270-07-81
+375 (29) 626-19-06
info@ilpa-tech.ru