Extras din curs

Introducere

Este denumita mai frecvent AFM, de la initialele din limba engleza: Atomic Force Microscopy. AFM este o metoda microscopica relativ noua (a fost pusa la punct in anul 1985), utilizata pentru studierea suprafetelor, cu o rezolutie de nivel atomic (10Å=1 nm) si deasemenea pentru masurarea fortelor foarte slabe, de ordinul 10-9 N.

Metoda face parte din categoria metodelor microscopice cu sonda de baleiaj.

Principiu laseroglindafotodetectoramplificatorinregistratorvarfcantileversuportcantileverproba de analizat(suprafata)

Figura 1. Schema de principiu a microscopului de forta atomica

Microscopul de forta atomica are ca piesa de baza un cantilever care are la capat un varf ascutit. Un cantilever este o placuta foarte subtire, prinsa la un capat intr-un suport rigid. Ansamblul cantilever – varf este fabricat din siliciu sau nitrura de siliciu (Si3N4). Varful este foarte ascutit avand la partea ingusta dimensiunea de ordinul nanometrilor. Cu cat varful este mai ascutit cu atat rezolutia este mai buna. Varful este baleiat deasupra suprafetei probei. Proba este instalata pe un dispozitiv care poate deplasa proba atat pe directie verticala cat si in plan orizontal.

Pentru efectuarea masuratorilor, varful este pozitionat foarte aproape de suprafata de investigat. Fortele van der Waals dintre varf si suprafata probei determina o indoire a cantileverului in jos sau in sus functie de conturul suprafetei probei. Aceasta deplasare

fata de pozitia initiala este masurata cu ajutorul unei raze laser, care este reflectata de spatele lucios (oglinda) al cantileverului intr-un fotodetector. Fotodetectorul genereaza semnale electrice de intensitati diferite, functie de amplitudinea de indoire (deflectie) a cantileverului, cand acesta baleiaza suprafata probei. Semnalul este amplificat si trecut intr-un dispozitiv inregistrator care comanda si deplasarea probei fata de varf, prin intermediul unui calculator. Deplasarea probei fata de varf (modul de operare) se poate face in doua moduri:

a) pentru mentinerea constanta a fortei de interactie dintre varf si proba, atunci cand se doreste obtinerea de informatii legate de inaltimea de deplasare a varfului, ce urmareste conturul (topografia) suprafetei. In acest mod se ajusteaza distanta dintre varf si proba. variabila

b) pentru mentinerea constanta a inaltimii de deplasare a varfului, obtinandu-se astfel informatii cu privire la fortele ce determina indoirea sondei (ansamblului cantilever – varf). constanta

Inregistratorul care comanda deplasarea probei inregistreaza in primul caz modificarea inaltimii, iar in cel de-al doilea caz forta de indoire a cantileverului, in ambele cazuri functie de deplasarea probei pe axele x si y. Al doilea mod de operare necesita o calibrare prealabila.

Functie de pozitia relativa a varfului si a probei exista mai multe moduri de operare a microscopului dintre care cele mai importante sunt: i) modul de operare cu contact, ii) modul de operare fara contact, iii) modul de operare cu contact intermitent