Kính hiển vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscopy - AFM)

Question 1

Khái niệm AFM là gì?

Answer 1

Là thiết bị q/sát ctrúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên ngtắc xđ lực tương tác ngtử giữa 1 mũi dò nhọn vs bề mặt của mu, cthể qsát ở độ phân giải nm. Thuộc nhóm kính hiển vi quét đầu dò hoạt động trên nguyên tắc quét đầu dò trên bề mặt.

Question 2

Nguyên lý hoạt động của AFM là gì?

Answer 2

• Bộ phận chính: 1 mũi nhọn (Si or SiN có kích thước là 1 ngtử) được gắn trên 1 thanh rung
• Khi mũi nhọn quét gần bề mặt mẫu vật, sẽ xuất hiện lực Van der Waals giữa các ngtử tại bề mặt mẫu và ngtử tại đầu mũi nhọn (lực ngtử) làm rung thanh cantilever
• Dao động của thanh rung do lực tương tác đc ghi lại nhờ 1 tia laser chiếu qua bề mặt của thanh rung. dđ của thanh rung làm thay đổi góc lệch của tia laser đc detetor ghi lại.
• Việc ghi lại lực tương tác qtrình thanh rung quét trên bề mặt sẽ cho hình ảnh cấu trúc bề mặt của mẫu vật.

Question 3

Các chế độ ghi ảnh của AFM là gì?

Answer 3

• Chế độ tiếp xúc (chế độ tĩnh): k/cách giữa đầu dò và bề mặt mẫu k đổi trong qtr quét, tín hiệu phản hồi từ tia laser sẽ là tín hiệu tĩnh.
• Chế độ không tiếp xúc (chế độ động): Thanh rung bị kích thích bởi ngoại lực, dao động với f gần với f dao động riêng của nó. Tạo ảnh độ phân giảii cao đầu tiên đc thực hiện trên AFM trong mt chân không cao
• Tapping mode: Một cải tiến của chế độ không tiếp xúc. Trong chế độ này, cantilever đc rung trực tiếp bằng bộ dao động áp điện gắn trên cantilever với biên độ lớn tới 100 -200nm, và tần số rất gần với tần số dao dộng riêng.

Question 4

Ưu và nhược điểm của AFM là gì?

Answer 4

• Ưu điểm
  + Cthể chụp ảnh bề mặt của tất cả các loại mẫu kể cả mẫu k dẫn điện
  + Ko đòi hỏi mt CKC, cthể hđ ngay trong mt bth
  + Cũng có thể tiến hành các thao tác di chuyển & xd ở cấp độ từng ngtử, 1 tính năng mạnh cho công nghệ nano.
  + Hđ mà k đòi hỏi sự phá hủy hay có dòng điện nên còn rất hữu ích cho các tiêu bản sinh học
• Nhược điểm
  + Qúet ảnh trên 1 diện tích hẹp (tối đa đến 150 um)
  + Tốc độ ghi ảnh bị ảnh hưởng bởi qtr trễ của bộ quét áp điện
  + Đầu dò rung trên bề mặt nên kém an toàn, đồng thời đòi hỏi mẫu có bề mặt sạch và sự chống rung.