本文「走査型トンネル顕微鏡 (STM)」で詳しく説明されているように、これは固体の表面と相互作用し、トンネル電流やプローブ内で生成される振動やその他の効果を利用して、固体の画像を視覚化するように設計された最初の装置です。これらのサンプル内の原子と分子。
2011 年 4 月 28 日にロシアで開催された分析および実験機器の国際展示会での JSM-6510 走査型電子顕微鏡*
技術の進歩に伴い、原子間力顕微鏡( AFM)など、さらに強力な顕微鏡が開発されました。 –原子間力顕微鏡) またはSFM (走査型力顕微鏡) は、原子の画像を視覚化できることに加えて、原子の動きを非常に正確に再現し、材料の性質、その均質性、および性質に関する情報を送信します。電気的および磁気的な性質。それは私たちの触覚のようなもので、素材のイメージだけでなく、硬いか柔らかいかなどの一貫性も識別することができます。
画像は実際にはコンピュータで生成された表現であり、実際の写真ではありませんが、表面がどのように見えるかを驚くべき方法で示すのに役立ちます。
原子間力顕微鏡は、ビニング、クエイト、ガーバーによって発明されました。その基本的な動作原理は、サポートの自由端にプローブが取り付けられているサポートのたわみを測定することに基づいています。プローブはサンプルと接触している場合もあれば、接触していない場合もあります。接触モードでは、AFMカンチレバー(小さな柔軟なロッド) がサンプルとは反対方向に曲がります。非接触モードでは、AFMカンチレバーはサンプルに向かって曲がります。これらのたわみは、引力と反発力の結果です。
プローブを備えた先端がサンプルに近づくと、ファンデルワールス力などの引力によってサンプルが引き付けられます。しかし、近づくにつれて、プローブと物質の電子軌道によって斥力が生じます。それらの間の距離が減少し、数オングストローム(化学結合に特徴的な距離) 程度になると、反発力と引力が互いに打ち消し合い、最終的には斥力が優勢になります。表面の形状を反映するロッドの動きは、レーザービームを使用して監視できます。
原子間力顕微鏡 (AFM) の教育的表現
原子間力顕微鏡と走査型トンネル顕微鏡のほとんどの用途は同じで、金属、半導体、生物材料の表面の研究などです。しかし、原子間力顕微鏡は液体や空気中でも動作します。さらに、低温でも使用でき、導電性材料だけでなくあらゆる種類の絶縁材料の研究にも使用できます。これは、画像を生成するためにトンネル電流の代わりに原子力を使用するためであり、これは、たとえば、凍結した生物学的材料の研究において興味深いものです。
原子間力顕微鏡は、集積回路、光学部品、X 線、媒体に保存されている要素、その他の重要な表面の画像を生成するために使用することもできます。
原子間力顕微鏡は現在、世界で最も強力な顕微鏡であり、以下に示すシリコンサンプルの表面のような素晴らしい画像を表示します。
原子間力顕微鏡 (AFM) で生成されたシリコン微細構造画像
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