Kính hiển vi lực nguyên tử AFM – đặc điểm, nguyên lý hoạt động
Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) là một loại kính hiển vi thăm dò quét (SPM). Nó sử dụng một đầu dò rất sắc nét được quét theo dạng raster để tạo ra bản đồ địa hình 3D thực sự của bề mặt mẫu với độ phân giải nano. Kính hiển vi lực nguyên tử được sử dụng trong nhiều ứng dụng nghiên cứu và công nghiệp khác nhau để thu thập thông tin về cấu trúc và tính chất ở cấp độ nano của hầu hết mọi loại mẫu
Nguyên lý hoạt động cơ bản của kính hiển vi lực nguyên tử là:
- Một đầu nhọn ở đầu tự do của thanh dầm được quét dạng raster trên một diện tích nhỏ của mẫu.
- Khi đầu mũi nhọn lướt qua bề mặt, sự thay đổi về độ cao sẽ khiến thanh dầm bị uốn cong.
- Sự uốn cong hoặc thay đổi độ lệch này được phát hiện thông qua chuyển động của một diode laser hoặc siêu phát quang (SLD) được phản xạ từ thanh nhô vào bộ dò quang nhạy cảm với vị trí (PSPD).
Trong suốt quá trình này, bộ truyền động áp điện hoạt động trong một vòng phản hồi điện tử để di chuyển đầu nhọn hoặc mẫu gần hơn hoặc xa hơn nhằm duy trì khoảng cách tương đối giữa đầu nhọn và mẫu và điểm đặt không đổi.
Nguyên lý hoạt động của AFM
Những lợi thế của việc sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử để nghiên cứu vật liệu là gì?
Bảng sau đây so sánh các phương pháp thường được sử dụng để mô tả vật liệu ở cấp độ nano và có thể được sử dụng để hiểu:
- Sự khác biệt giữa AFM và SEM là gì?
- Sự khác biệt giữa AFM và STM là gì?
- Sự khác biệt giữa AFM và TEM là gì? và
- Sự khác biệt giữa AFM và kính hiển vi cộng hưởng từ là gì?
Kính hiển vi lực điện nguyên tử giúp phân tích tới cấu trúc nano
Mỗi kỹ thuật đều có rất nhiều sắc thái, và các giá trị đưa ra là giá trị gần đúng. Dấu hiệu màu xanh lá cây biểu thị “chắc chắn là có”, dấu hiệu màu vàng biểu thị “đôi khi là có, với các cân nhắc bổ sung” và dấu hiệu màu đỏ biểu thị “chắc chắn là không”.
| AFM | STM | SEM | TEM | Confocal | |
|---|---|---|---|---|---|
| Hình ảnh 3D | 🟩 | 🟩 | 🟨 | 🟨 | 🟩 |
| Đo lường trong chân không | 🟩 | 🟩 | 🟩 | 🟩 | 🟥 |
| Đo lường trong không khí | 🟩 | 🟥 | 🟥 | 🟥 | 🟩 |
| Đo lường trong chất lỏng | 🟩 | 🟥 | 🟥 | 🟥 | 🟩 |
| Thí nghiệm không nhãn | 🟩 | 🟩 | 🟩 | 🟩 | 🟥 |
| Độ phân giải ngang xấp xỉ (nm) | 1 | 0,1 | 1-10 | 0,05-05 | 200 |
| Độ phân giải dọc xấp xỉ (nm) | 0,1 | 0,1 | Không có | Không có | 500 |
| Yêu cầu/Hạn chế mẫu | Rất ít hạn chế | Giới hạn ở các mẫu dẫn điện | Giới hạn ở các mẫu dẫn điện hoặc có lớp phủ | Giới hạn ở độ dày mẫu <100 nm | Các mẫu phải được gắn thẻ |
Giải pháp AFM của Bruker
Các chế độ AFM của Bruker cho phép các nhà nghiên cứu thăm dò các đặc tính điện, từ hoặc vật liệu của mẫu ở cấp độ nano với độ tin cậy vô song. Công nghệ PeakForce Tapping độc quyền của Bruker đại diện cho một mô hình hình ảnh cốt lõi mới cung cấp hình ảnh có độ phân giải cao chưa từng có, mở rộng các phép đo AFM vào một phạm vi mẫu chưa từng được tiếp cận trước đây và cho phép lập bản đồ đặc tính nano đồng thời một cách độc đáo.
Chế độ AFM này cùng các chế độ AFM khác của chúng tôi được cải tiến — bao gồm các chế độ mới và độc quyền như DataCube , Ringing , ss-PFM , Kính hiển vi ma sát động cộng hưởng xoắn (TR-DFM) và Kính hiển vi lực từ PeakForce, cũng như phần mềm tự tối ưu hóa thông minh ScanAsyst Plus.
Bruker vẫn tiếp tục cải tiến các kỹ thuật lập bản đồ tương quan và định lượng khác để cho phép phát triển các chế độ mới và mang lại những khả năng mới trong một tập hợp các ứng dụng đang không ngừng mở rộng, dành cho các nhà nghiên cứu với phạm vi kinh nghiệm và nhu cầu đo lường AFM rộng hơn nữa. Tìm hiểu thêm về kính hiển vi lực nguyên tử, vui lòng liên hệ ngay với PTC để được tư vấn thêm.
