Mikroskopija atomskih sila

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Question book-new.svg Ovaj članak ili neka od njegovih sekcija nije dovoljno potkrijepljena izvorima (literatura, web stranice ili drugi izvori).
Sporne rečenice i navodi bi mogli, ukoliko se pravilno ne označe validnim izvorima, biti obrisani i uklonjeni. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci, te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.
Bih-usa.svg Ovaj članak nije preveden ili je djelimično preveden.
Ako smatrate da ste sposobni da ga prevedete, kliknite na link uredi i prevedite ga vodeći računa o enciklopedijskom stilu pisanja i pravopisu bosanskog jezika.
Preferences-system.svg Ovom članku je potrebna jezička standardizacija, preuređivanje ili reorganizacija.
Pogledajte kako poboljšati članak, kliknite na link uredi i doradite članak vodeći računa o standardima Wikipedije.
Blok dijagram mikroskopa atomskih sila

Mikroskop Atomskih Sila (MAS) (engl. Atomic Force Microscope, AFM) ili skenirajući mikroskop sila (engl. Scanning Force Microscope, SFM) je uređaj koji pripada porodici mikroskopa sa skenirajućom sondom (Scanning Probe Microscope - SPM) čiji se rad zasniva na mjerenju međumolekularnih sila koje deluju između atoma mjerne sonde i atoma ispitivanog uzorka.

Mjerenje se sprovodi od tačke do tačke, nakon čega se podaci svih ispitanih tačaka prikupljaju u snimak ispitivane površine.

Tehnologija koja je prethodila mikroskopiji atomskih sila je Skenirajuća tunelska mikroskopija (engl. Scanning Tunneling Microscopy, STM) čiji se rad zasniva na kvantno-mehaničkom efektu tunelovanja elektrona kroz dielektrik.

Ovom, danas izuzetno uspešnom tehnologijom vizuelizacije, postignuta je rezolucija snimanja od nekoliko pikometara čime je omogućeno snimanje uzoraka u atomskoj rezoluciji. Današnja optička i elektronska mikroskopija su na pragu dostizanja ovako visoke rezolucije. U budućnosti se očekuje dalji razvoj obiju tehnologija, tako da će biti moguće rutinsko snimanje u atomskoj rezoluciji.


Otkriće metode[uredi | uredi izvor]

Metoda mikroskopije atomskih sila (MAS) je nastala 1986. godine kao proizvod istraživanja koja su, u laboratorijama američke firme IBM u Cirihu, sproveli Gerd Binig, Kelvin Kvejt i Kristof Gerber. Ovom otkriću je prethodilo otkriće Skenirajuće Tunelske Mikroskopije (STM) 1982. godine od strane Gerd Biniga i Hajnrih Rorera koji su za rad na tehnologiji STM nagrađeni Nobelovom nagradom za fiziku.

Princip rada[uredi | uredi izvor]

Mikroskopija atomskih sila se zasniva na mjerenju intenziteta nepolarnih međumolekularnih sila čiji je analitički opis dat izrazom za Lenard-Džonsov potencijal. Intenzitet nepolarnih međumolekularnih sila je zavisan od rastojanja na kome se nalaze čestice čiju interakciju utvrđujemo, što nam omogućuje da mjerenjem intenziteta sile tačno odredimo na kom se rastojanju od uzorka (atoma) nalazimo. Na osnovu izmjerene vrednosti intenziteta sile se rekonstruiše rastojanje od uzorka i to je osnova za formiranje slike koja se dobija metodom mikroskopije atomskih sila. Ako u velikom broju tačaka na površini nekog uzorka izvršimo mjerenje intenziteta međumolekularnih sila, tada smo u mogućnosti da, spajanjem tih tačaka, dobijemo informaciju o morfološkom izgledu te površine.

Mjerenja se sprovode pomoću nano-konzole koja predstavlja ključnu komponentu sistema za mjerenje sila čiji se intenzitet kreće u opsegu nekoliko nanonjutna (10-9 m).

Mogućnosti snimanja[uredi | uredi izvor]

Zbog prirode interakcije sa uzorkom, koja je mehanička i nije zasnovana na elektromagnetnom zračenju (što je slučaj kod optičke i elektronske mikroskopije) u mogućnosti smo da izvršimo mjerenja kako u uslovima standardne atmosfere (289 K, 1 atm), tako i u uslovima vakuuma, atmosfere različitih gasova i u tečnosti. Sve ove opcije omogućuju napredno ispitivanje uzoraka koje nije moguće optičkim i/ili elektronskim mikroskopom.

Osim toga, priprema uzorka je znatno manje zahtevna nego što je to slučaj kod elektronske mikroskopije tako da je jasno da mikroskopija atomskih sila ima svojih prednosti. Međutim, snimci dobijeni elektronskim mikroskopom imaju mogućnost snimanja trodimenzionalnih objekata dok je u mikroskopiji atomskih sila snimanje (zasad) ograničeno na površine.

Dalje, snimci dobijeni mikroskopijom atomskih sila omogućavaju mjerenja svih veličina, kako geometrijskih tako i fizičkih (električne, magnetne i mehaničke osobine uzorka, u nastavku) što predstavlja korak unapred u odnosu na elektronsku mikroskopiju.

Režimi rada[uredi | uredi izvor]

Razlikujemo dva osnovna režima rada ovog mikroskopa: statički i dinamički. U statičkom režimu nano-konzola prelazi preko uzorka i vrši mjerenja na način koji je prethodno opisan. U dinamičkom režimu se nano-konzoli saopštavaju prinudne harmonijske oscilacije koje je dovode u oscilatorni režim kretanja što omogućava proširenje mogućnosti mjerenja na veći broj izvedenih fizičkih veličina.

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • A. D L. Humphris, M. J. Miles, J. K. Hobbs, A mechanical microscope: High-speed atomic force microscopy, Applied Physics Letters 86, 034106 (2005).
  • D. Sarid, Scanning Force Microscopy, Oxford Series in Optical and Imaging Sciences, Oxford University Press, New York (1991)
  • R. Dagani, Individual Surface Atoms Identified, Chemical & Engineering News, 5 March 2007, page 13. Published by American Chemical Society
  • Q. Zhong, D. Inniss, K. Kjoller, V. B. Elings, Surf. Sci. Lett. 290, L688 (1993).
  • V. J. Morris, A. R. Kirby, A. P. Gunning, Atomic Force Microscopy for Biologists. (Book) (December 1999) Imperial College Press.
  • J. W. Cross SPM - Scanning Probe Microscopy Website
  • P. Hinterdorfer, Y. F. Dufrêne, Nature Methods, 3, 5 (2006)
  • F. Giessibl, Advances in Atomic Force Microscopy, Reviews of Modern Physics 75 (3), 949-983 (2003).
  • R. H. Eibl, V.T. Moy, Atomic force microscopy measurements of protein-ligand interactions on living cells. Methods Mol Biol. 305:439-50 (2005)
  • P. M. Hoffmann, A. Oral, R. A. Grimble, H. Ö. Özer, S. Jeffery, J. B. Pethica, Proc. Royal Soc. A 457, 1161 (2001).
  • R. V. Lapshin, O. V. Obyedkov, Fast-acting piezoactuator and digital feedback loop for scanning tunneling microscopes, Review of Scientific Instruments, vol. 64, no. 10, pp. 2883-2887, 1993.
  • R. V. Lapshin, Analytical model for the approximation of hysteresis loop and its application to the scanning tunneling microscope, Review of Scientific Instruments, vol. 66, no. 9, pp. 4718-4730, 1995.
  • R. V. Lapshin, Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology, Nanotechnology, vol. 15, iss. 9, pp. 1135-1151, 2004.
  • R. V. Lapshin, Automatic drift elimination in probe microscope images based on techniques of counter-scanning and topography feature recognition, Measurement Science and Technology, vol. 18, iss. 3, pp. 907-927, 2007.
  • P. West, Introduction to Atomic Force Microscopy: Theory, Practice and Applications --- www.AFMUniversity.org
  • R. W. Carpick and M. Salmeron, Scratching the surface: Fundamental investigations of tribology with atomic force microscopy, Chemical Reviews, vol. 97, iss. 4, pp. 1163-1194 (2007).
  • Y. Roiter and S. Minko, AFM Single Molecule Experiments at the Solid-Liquid Interface: In Situ Conformation of Adsorbed Flexible Polyelectrolyte Chains, Journal of the American Chemical Society, vol. 127, iss. 45, pp. 15688-15689 (2005).

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: