اختبار AFM ودراسات الحالة
يستخدم مجهر القوة الذرية (AFM) الميكروكانتيليفر لاستشعار وتضخيم القوى بين ذرات المسبار المستهدف على الكابولي، مما يحقق الكشف بدقة المستوى الذري. مجهر القوة الذرية هو أداة تحليلية يمكن استخدامها لدراسة البنية السطحية للمواد الصلبة، بما في ذلك العوازل، لفحص البنية السطحية للمواد وخصائصها، والحصول على معلومات البنية السطحية بدقة النانو.
المكون الرئيسي لمجهر القوة الذرية (AFM) هو ناتئ صغير مع مسبار مدبب على رأسه لمسح سطح العينة. يتراوح حجم هذا النوع من الكابولي من عشرة إلى مئات الميكرومترات ويتكون عادة من السيليكون أو نيتريد السيليكون. يحتوي على مسبار في الأعلى، ونصف قطر انحناء طرف المسبار يقع في نطاق النانومتر. عند المسح على ارتفاع ثابت، من المحتمل أن يصطدم المسبار بالسطح ويسبب ضررًا. لذلك عادة ما يتم الحفاظ عليه من خلال أنظمة التغذية الراجعة.
المبدأ الأساسي: استخدام مجسات صغيرة "لاستكشاف" سطح العينة للحصول على المعلومات
يستخدم مجهر القوة الذرية العلاقة بين القوى الذرية بين المسبار والعينة لتحديد الشكل السطحي للعينة. في مجهر القوة الذرية (AFM)، يتم تثبيت أحد طرفي الكابولي الدقيق والطرف الآخر يحتوي على طرف إبرة صغير. يتراوح طول الميكروكانتيليفر عادة بين بضعة ميكرومترات وعدة عشرات من الميكرومترات، ويتراوح قطر طرف الإبرة عادة بين بضعة نانومترات وعدة عشرات من النانومترات. عندما يعمل AFM، فإن طرف الإبرة يتلامس برفق مع سطح العينة، ويمكن أن تسبب قوة التفاعل بين الطرف والعينة تشوهًا أو اهتزازًا للوحدة الدقيقة. يمكن أن تكون قوة التفاعل هذه قوة فان دير فال، أو القوة الكهروستاتيكية، أو القوة المغناطيسية، وما إلى ذلك. ومن خلال اكتشاف تشوه أو اهتزاز الكابولي الصغير، يمكن استنتاج الشكل والخصائص الفيزيائية لسطح العينة.
لدى AFM مجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامه لدراسة مورفولوجيا السطح والخصائص الفيزيائية لمختلف المواد والعينات، مثل المعادن وأشباه الموصلات والسيراميك والبوليمرات والجزيئات الحيوية، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام AFM في المعالجة النانوية، مثل التصنيع النانوي، والتجميع النانوي، وما إلى ذلك.
