Упрощенный анализ преимуществ и недостатков атомно-силовой микроскопии
Атомно-силовой микроскоп — это микроскоп, в котором используется микроконсоль для определения и усиления силы между острым зондом на кантилевере и атомами тестируемого образца для достижения цели обнаружения с разрешением на атомном уровне. Поскольку атомно-силовой микроскоп может наблюдать как проводники, так и непроводники, он компенсирует недостатки сканирующих туннельных микроскопов. Атомно-силовой микроскоп был изобретен Гердом Биннингом из Цюрихского исследовательского центра IBM и Кэлвином Куэйтом из Стэнфордского университета в 1985 году. Его цель - сделать диэлектрики похожими на метод наблюдения сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Самая большая разница между атомно-силовым микроскопом (АСМ) и сканирующим туннельным микроскопом (СТМ) заключается в том, что он не использует эффект туннелирования электронов, а обнаруживает контакт между атомами, атомную связь, силу Ван-дер-Ваальса или эффект Казимира и т. д. Поверхностные свойства образца.
Преимущества атомно-силовой микроскопии:
Атомно-силовая микроскопия имеет много преимуществ перед сканирующей электронной микроскопией. В отличие от электронных микроскопов, которые дают только двухмерные изображения, АСМ обеспечивают настоящие трехмерные карты поверхностей. В то же время АСМ не требует какой-либо специальной обработки образца, такой как меднение или углеродное покрытие, которые могут привести к необратимому повреждению образца. В-третьих, электронные микроскопы должны работать в условиях высокого вакуума, в то время как атомно-силовые микроскопы могут хорошо работать при нормальном давлении и даже в жидких средах. Это может быть использовано для изучения биологических макромолекул и даже живых биологических тканей.
Недостатки АСМ:
По сравнению со сканирующей электронной микроскопией недостатки АСМ заключаются в том, что диапазон изображения слишком мал, скорость низкая и слишком сильно зависит от зонда. Атомно-силовой микроскоп — это новый тип приборов с высоким разрешением на атомном уровне, изобретенный после сканирующего туннельного микроскопа. Он может определять физические свойства различных материалов и образцов в нанометровой области, включая морфологию, или непосредственно проводить нанометровые манипуляции; Он широко используется в области полупроводников, нанофункциональных материалов, биологии, химической промышленности, пищевых продуктов, фармацевтических исследований и различных предметов, связанных с нано, в научно-исследовательских институтах и стал основным инструментом для исследований в области нанонауки.
По сравнению со сканирующим туннельным микроскопом атомно-силовой микроскоп имеет более широкое применение, поскольку он может наблюдать непроводящие образцы. Сканирующий силовой микроскоп, широко используемый в научных исследованиях и промышленности, основан на атомно-силовом микроскопе.
