原子間力顕微鏡 (AFM) とは何ですか?
原子間力顕微鏡（AFM）は、原子と分子の間の相互作用力を利用して試料の微視的な表面トポグラフィーを観察する新しい実験手法です。柔軟に制御可能なマイクロスケールの弾性カンチレバーに固定されたナノスケールのプローブが装備されています。プローブがサンプルに近づくと、プローブ先端の原子とサンプル表面の原子の間の相互作用力によってカンチレバーが曲がり、元の位置から変位します。走査中の探針のたわみや振動周波数に応じて三次元画像が再構成されるため、試料の表面形態や原子組成を間接的に得ることができます。
サンプル表面と小型感力素子の間の極めて弱い原子間力を検出することで、材料の表面構造と特性を研究します。微小な力に非常に敏感なマイクロカンチレバーの一端は固定されており、もう一端のマイクロチップがサンプルに近づき、サンプルと相互作用します。この相互作用力により、マイクロカンチレバーの変形や運動状態の変化が引き起こされる。
サンプルのスキャン中に、センサーがこれらの変化を検出して相互作用力の分布を取得し、ナノスケールの解像度で表面構造情報を取得します。 AFM は主に、鋭い先端を備えたカンチレバー、カンチレバー動作検出器、動作制御用のフィードバック ループ、サンプル スキャン用の圧電セラミック スキャナ、および画像取得、表示、処理用のコンピュータ制御システムで構成されています。マイクロカンチレバーの動きは、トンネル電流検出などの電気的方法、またはビーム偏向や干渉計などの光学的方法によって検出できます。チップがサンプルに十分に近く、サンプル間に短距離の反発力が存在する場合、この反発力を検出することで原子分解能での表面イメージングが可能になります。解像度は通常ナノメートルレベルです。 AFM 測定はサンプルに特別な要件を課さず、固体表面、吸着系などに適用できます。
