กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) คืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) เป็นกล้องจุลทรรศน์ที่แม่นยำอย่างยิ่งที่ถ่ายภาพตัวอย่างโดยการเคลื่อนย้ายโพรบอย่างรวดเร็วด้วยปลายขนาดนาโนเมตรข้ามพื้นผิวสิ่งนี้ค่อนข้างแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์ออปติคัลซึ่งใช้แสงสะท้อนเพื่อถ่ายภาพตัวอย่างโพรบ AFM มีความละเอียดสูงกว่ากล้องจุลทรรศน์ออปติคัลเนื่องจากขนาดของโพรบนั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นที่ดีที่สุดของแสงที่มองเห็นได้ในสุญญากาศที่มีความสูงเป็นพิเศษกล้องจุลทรรศน์อะตอมสามารถถ่ายภาพอะตอมของแต่ละบุคคลได้ความสามารถที่มีความละเอียดสูงมากทำให้ AFM ได้รับความนิยมจากนักวิจัยที่ทำงานในสาขานาโนเทคโนโลยี

ซึ่งแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์การสแกนอุโมงค์ (STM) ซึ่งภาพพื้นผิวทางอ้อมผ่านการวัดระดับของอุโมงค์ควอนตัมระหว่างโพรบและตัวอย่างกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมโพรบสามารถสัมผัสได้โดยตรงกับพื้นผิวหรือมาตรการพันธะทางเคมีที่เริ่มต้นระหว่างโพรบและตัวอย่าง

AFM ใช้คานเท้าแขนด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีปลายโพรบที่มีขนาดวัดในนาโนเมตรAFM ทำงานในหนึ่งในสองโหมด: โหมดการติดต่อ (คงที่) และโหมดไดนามิก (แกว่ง)ในโหมดคงที่โพรบจะถูกเก็บไว้ในขณะที่อยู่ในโหมดไดนามิกมันจะแกว่งเมื่อ AFM ถูกนำเข้ามาใกล้หรือสัมผัสกับพื้นผิวคานเท้าแขนจะเบี่ยงเบนโดยปกติแล้วด้านบนของคานเป็นกระจกที่สะท้อนเลเซอร์เลเซอร์สะท้อนไปยังโฟโตไดโอดซึ่งวัดการโก่งตัวได้อย่างแม่นยำเมื่อความผันผวนหรือตำแหน่งของปลาย AFM เปลี่ยนไปจะลงทะเบียนในโฟโตไดโอดและสร้างภาพขึ้นบางครั้งมีการใช้ทางเลือกที่แปลกใหม่มากขึ้นเช่นอินเตอร์เฟอโรเมตรีออปติคัล, การตรวจจับแบบ capacitive หรือ piezoresistive (electromechanical) เคล็ดลับการสอบสวน

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมอะตอมแต่ละอะตอมดูเหมือน blobs ฟัซซี่ในเมทริกซ์เพื่อให้ความละเอียดในระดับนี้ต้องใช้สภาพแวดล้อมสูญญากาศสูงเป็นพิเศษและคานเท้าแขนที่แข็งมากซึ่งป้องกันไม่ให้มันติดกับพื้นผิวในระยะใกล้ข้อเสียของคานเท้าแขนที่แข็งคือต้องใช้เซ็นเซอร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นในการวัดระดับการโก่งตัว

การสแกนกล้องจุลทรรศน์อุโมงค์ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีความแม่นยำสูงอีกประเภทหนึ่งซึ่งมักจะมีความละเอียดที่ดีกว่า AFMสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมของเหลวหรือก๊าซโดยรอบในขณะที่ STM ต้องทำงานในสุญญากาศสูงสิ่งนี้ช่วยให้การถ่ายภาพตัวอย่างเปียกโดยเฉพาะเนื้อเยื่อชีวภาพเมื่อใช้ในสุญญากาศสูงเป็นพิเศษและด้วยคานเท้าแขนที่แข็งกล้องจุลทรรศน์อะตอมมีความละเอียดคล้ายกับ STM