Mikroskop atomskih sila

Izvor: Wikipedia

Mikroskop Atomskih Sila (MAS) (eng. Atomic Force Microscope, AFM) ili skenirajući mikroskop sila (eng. Scanning Force Microscope, SFM) je uređaj koji pripada porodici mikroskopa sa skenirajućom sondom (Scanning Probe Microscope - SPM) čiji se rad zasniva na merenju međumolekularnih sila koje deluju između atoma merne sonde i atoma ispitivanog uzorka. Merenje se sprovodi od tačke do tačke, nakon čega se podaci svih ispitanih tačaka prikupljaju u snimak ispitivane površine. Tehnologija koja je prethodila mikroskopiji atomskih sila je Skenirajuća Tunelska Mikroskopija (eng. Scanning Tunneling Microscopy, STM) čiji se rad zasniva na kvantno-mehaničkom efektu tunelovanja elektrona kroz dielektrik.

Ovom, danas izuzetno uspešnom tehnologijom vizuelizacije, postignuta je rezolucija snimanja od nekoliko pikometara čime je omogućeno snimanje uzoraka u atomskoj rezoluciji. Današnja optička i elektronska mikroskopija su na pragu dostizanja ovako visoke rezolucije. U budućnosti se očekuje dalji razvoj obeju tehnologija tako da će biti moguće rutinsko snimanje u atomskoj rezoluciji.

Otkriće metode[uredi - уреди]

Metoda Mikroskopije Atomskih Sila (MAS) je nastala 1986. godine kao proizvod istraživanja koja su, u laboratorijama američke firme IBM u Cirihu, sproveli Gerd Binig, Kelvin Kvejt i Kristof Gerber. Ovom otkriću je prethodilo otkriće Skenirajuće Tunelske Mikroskopije (STM) 1982. godine od strane Gerd Biniga i Hajnrih Rorera koji su za rad na tehnologiji STM nagrađeni Nobelovom Nagradom za Fiziku.

Princip rada[uredi - уреди]

Mikroskopija atomskih sila se zasniva na merenju intenziteta nepolarnih međumolekularnih sila čiji je analitički opis dat izrazom za Lenard-Džonsov potencijal. Intenzitet nepolarnih međumolekularnih sila je zavisan od rastojanja na kome se nalaze čestice čiju interakciju utvrđujemo, što nam omogućuje da merenjem intenziteta sile tačno odredimo na kom se rastojanju od uzorka (atoma) nalazimo. Na osnovu izmerene vrednosti intenziteta sile se rekonstruiše rastojanje od uzorka i to je osnova za formiranje slike koja se dobija metodom mikroskopije atomskih sila. Ako u velikom broju tačaka na površini nekog uzorka izvršimo merenje intenziteta međumolekularnih sila, tada smo u mogućnosti da, spajanjem tih tačaka, dobijemo informaciju o morfološkom izgledu te površine.

Merenja se sprovode pomoću nano-konzole koja predstavlja ključnu komponentu sistema za merenje sila čiji se intenzitet kreće u opsegu nekoliko nanonjutna (10-9 m).

Mogućnosti snimanja[uredi - уреди]

Zbog prirode interakcije sa uzorkom, koja je mehanička i nije zasnovana na elektromagnetnom zračenju (što je slučaj kod optičke i elektronske mikroskopije) u mogućnosti smo da izvršimo merenja kako u uslovima standardne atmosfere (289 K, 1 atm), tako i u uslovima vakuuma, atmosfere različitih gasova i u tečnosti. Sve ove opcije omogućuju napredno ispitivanje uzoraka koje nije moguće optičkim i/ili elektronskim mikroskopom.

Osim toga, priprema uzorka je znatno manje zahtevna nego što je to slučaj kod elektronske mikroskopije tako da je jasno da mikroskopija atomskih sila ima svojih prednosti. Međutim, snimci dobijeni elektronskim mikroskopom imaju mogućnost snimanja trodimenzionalnih objekata dok je u mikroskopiji atomskih sila snimanje (zasad) ograničeno na površine.

Dalje, snimci dobijeni mikroskopijom atomskih sila omogućavaju merenja svih veličina, kako geometrijskih tako i fizičkih (električne, magnetne i mehaničke osobine uzorka, u nastavku) što predstavlja korak unapred u odnosu na elektronsku mikroskopiju.

Režimi rada[uredi - уреди]

Razlikujemo dva osnovna režima rada ovog mikroskopa: statički i dinamički. U statičkom režimu nano-konzola prelazi preko uzorka i vrši merenja na način koji je prethodno opisan. U dinamičkom režimu se nano-konzoli saopštavaju prinudne harmonijske oscilacije koje je dovode u oscilatorni režim kretanja što omogućava proširenje mogućnosti merenja na veći broj izvedenih fizičkih veličina.

Literatura[uredi - уреди]

Spoljašnje veze[uredi - уреди]