Что такое низкотемпературный атомный силовой микроскоп?

Опубликовано: 12:52:23 07-12-2019

Низкотемпературный атомный микроскоп (AFM), в отличие от других подобных приборов, позволяет фиксировать и визуализировать не только отдельные атомы, но и межатомные связи. Эта задача долгое время не имела решения и только применение сверхнизких температур и глубокого вакуума позволило с успехом разрешить ее.

Принципы работы прибора

Основной рабочий элемент сканирующего микроскопа представляет собой кантилевер (подвижный рычаг) с иглой, которая «ощупывает» структуру поверхности исследуемого образца. За счет сверхмалого расстояния между иглой и атомами вещества возникают силы взаимодействия, которые регистрируются специальными датчиками.

Путем компьютерной обработки полученных данных создается трехмерное изображение рельефа поверхности объекта. Для получения наиболее высокого разрешения требуется создать особые условия для работы:

  • Глубокий вакуум. Служит для поддержания сверхчистоты поверхности исследуемого объекта и устранения помех, которые могут создавать молекулы воздуха.
  • Низкие температуры. Для охлаждения применяется жидкий гелий, хранящийся в специальных емкостях, что позволяет получить температуры около 5 К. Позволяет значительно снизить помехи, возникающие при тепловом движении атомов и молекул.
  • Гашение вибраций. Применяются специальные подвески камеры в 3D микроскопе, которые гасят паразитные вибрации образца и иглы сканера.

Сфера применения и особенности работы прибора

Низкотемпературная AFM микроскопия широко применяется для изучения структуры материалов в различных сферах науки к ним относятся:

  1. Химия.
  2. Физика.
  3. Биология.
  4. Смежные дисциплины (биофизика, фармацевтика, нанотехнологии и т. д.)

Процесс изучения образца занимает достаточно много времени, зачастую до 20 и более часов. В этот период особенно важно поддержание стабильных условий (низкая температура, отсутствие вибраций) для получения детализированного изображения с минимальным количеством артефактов.

Еще один нюанс – правильный подбор диаметра зонда. Для низкотемпературных исследований требуются иглы наименьшего размера, который может составлять всего одну молекулу. Но такая точность требуется не всегда, большую роль играет соответствие размеров зонда и исследуемого объекта, которые должны быть сопоставимы.

Важно учитывать, что для синтеза изображения из полученных во время сканирования данных требуется специальное программное обеспечение, которое может потребовать доработки при необходимости проведения нестандартных исследований.

Компания "Илпа Тех" (ILPA Tech) - единственная в СНГ компания, которая реализует самые последние разработки в данной области от ведущего производителя Nanomagnetics. Атомные силовые микроскопы и другое оборудование представлено на сайте компании Nanoafm.ru.

Оставить комментарий: