میکروسکوپ نیروی اتمی (Atomic Force Microscope, AFM) در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان راه اندازی شد

میکروسکوپ نیروی اتمی (Atomic Force Microscope, AFM) در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه لرستان راه اندازی شد و آماده خدمات دهی به پژوهشگران دانشگاه و خارج دانشگاه می باشد. این میکروسکوپ ساخت شرکت ایرانی آرا پژوهش (مدل Full pluss) می باشد که از سومین نمایشگاه تجهیزات آزمایشگاهی ساخت ایران و با کمک معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری خریداری شده است.

 اساس کار:

برای مشاهده ی اجسام و نمونه های با ابعاد بسیار ریز در حد مولکول های کوچک و اتم ها ، نمی توان از میکروسکوپ های معمولی استفاده کرد؛ چرا که این نمونه ها، ابعاد نانویی دارند و میکروسکوپ های معمولی، قادر به نشان دادن ابعاد نانویی نیستند و تا حد میکرومتر را نشان می دهند. بنابراین برای دیدن نمونه های نانویی، باید از ابزارهای دقیق تر و پیشرفته تر استفاده شود. یکی از این ابزارها، میکروسکوپ نیروی اتمیAFM   می باشد.

می‌دانیم که تمامی اجسام هراندازه هم که به ظاهر صاف و صیقلی باشند، باز هم در سطح خود دارای پستی و بلندی و ناصافی‌هایی هستند. به عنوان مثال سطح شیشه بسیار بسیار صاف و صیقلی به نظر می‌رسد، اما اگر در مقیاس خیلی کوچک به آن نگاه کنیم، خواهیم دید که سطح شیشه پر از ناصافی‌ها است. کار میکروسکوپ نیروی اتمی نشان‌دادن این ناصافی‌ها و اندازه‌گیری عمق آنهاست. شکل زیر طرز کار یک میکروسکوپ نیروی اتمی را نشان می‌دهد.

میکروسکوپ نیروی اتمی، دارای  نوک (tip) است که بر روی یک انبرک (contilever) قرار دارد. این نوک که معمولا یک تک اتم الماس بر روی سطح نمونه حرکت می کند و در در اثر نیروی جاذبه یا دافعه بین اتمهای سطح و نوک، انبرک خم می شود. با خم شدن انبرک، انعکاس نور لیزر بر روی آشکارسازنوری (photodetector) جابجا می‌شود. بدین ترتیب می‌توان جابجایی نوک انبرک را اندازه‌گیری کرد. از آنجایی که انبرک در جابجایی‌های کوچک از قانون هوک پیروی می‌کند، از روی جابجایی انبرک می‌توان نیروی برهم‌کنش بین نوک و سطح نمونه را بدست آورد. و از روی نیروی بین اتم‌های سطح نمونه و پراب، می‌توان فاصله بین نوک و سطح نمونه، یا همان ارتفاع آن قسمت از نمونه را بدست آورد.

نوع تماس نوک با سطح نمونه سه گونه است:

 حالت تماسی

در این حالت نوک میکروسکوپ با نمونه در تماس ضعیفی بوده و تصویرسازی با اندازه‌گیری انحراف نوک (بوسیله نیروی دافعه بین نوک و نمونه) انجام می‌شود.

حالت بدون تماس

در این حالت تماسی بین نوک میکروسکوپ و نمونه وجود ندارد و تصویر سازی از نیروی جاذبه بین نوک و نمونه انجام می‌شود.

حالت تماس متناوب (ضربه‌ای)

این حالت نیز مانند حالت بدون تماس است با این تفاوت که در حالت تماس متناوب نوک انبرک مرتعش به آرامی با نمونه برخورد می‌کند و دامنه نوسان خیلی بزرگتر از حالت بدون تماس است. در این روش، تصویرسازی با استفاده از دامنه ارتعاش انبرک انجام می‌شود. .این دستگاه می تواند در محیط های خلاء،گازی و مایع مورد استفاده قرار گیرد .محدوده ی اسکن این میکروسکوپ از 1nmتا  µm100  است و دقتی در حد اتمی و مولکولی دارد.

 مزایا:

1-  می تواند علاوه بر تصویر دو بعدی ،تصویر سه بعدی نیز از سطوح فراهم کند.

 2- نمونه به آماده سازی خاصی مانند کوت کردن طلا ویا کربن نیازی ندارد.

3-  می تواند برای نمونه های هادی، نیمه هادی و عایق مورد استفاده قرار بگیرد.

4- کارکرد در شرایط غیر خلاء

5- عدم محدودیت نوع نمونه (بر خلاف SEM,TEM,STM)

6- اندازه آزمایشگاهی مناسب (بر خلاف SEM,TEM)

7- مناسب برای تصویر گیری از نمونه های زنده هوازی