Microscopio a forza atomica
I microscopi a forza atomica (AFM) sono un tipo di microscopio. Gli AFM forniscono immagini di atomi su o in superfici. Come il microscopio elettronico a scansione (SEM), lo scopo dell'AFM è di guardare gli oggetti a livello atomico. Infatti, l'AFM può essere usato per guardare singoli atomi. È comunemente usato nella nanotecnologia.
L'AFM può fare alcune cose che il SEM non può fare. L'AFM può fornire una risoluzione più alta rispetto al SEM. Inoltre, l'AFM non ha bisogno di operare nel vuoto. Infatti, l'AFM può operare in aria ambiente o in acqua, quindi può essere usato per vedere superfici di campioni biologici come cellule viventi.
L'AFM funziona utilizzando un ago ultrafine collegato ad un fascio a sbalzo. La punta dell'ago corre sulle creste e sulle valli del materiale che viene ripreso, "sentendo" la superficie. Mentre la punta si muove su e giù a causa della superficie, il cantilever si deflette. In una configurazione di base, un laser brilla sul cantilever con un angolo obliquo, e permette la misura diretta della deflessione nel cantilever semplicemente cambiando l'angolo di incidenza del raggio laser. In questo modo, si può creare un'immagine che rivela la configurazione delle molecole che vengono riprese dalla macchina.
Ci sono molti modi operativi diversi per un AFM. Una è la "modalità di contatto", dove la punta viene semplicemente spostata sulla superficie e vengono misurate le deviazioni del cantilever. Un'altra modalità è chiamata "modalità di maschiatura", perché la punta viene colpita contro la superficie mentre viaggia. Controllando quanto duramente la punta viene picchiettata, l'AFM può allontanarsi dalla superficie quando l'ago sente una cresta, in modo che non colpisca contro la superficie quando si sposta. Questa modalità è utile anche per i campioni biologici, perché è meno probabile che danneggi una superficie morbida. Queste sono le modalità di base più comunemente usate. Tuttavia ci sono diversi nomi e metodi come "modalità a contatto intermittente", "modalità senza contatto", "dinamica" e "statica" ed altri ancora, ma queste sono spesso variazioni rispetto alle modalità di maschiatura e contatto sopra descritte.
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Domande e risposte
D: Che cos'è un microscopio a forza atomica (AFM)?
R: Un microscopio a forza atomica (AFM) è un tipo di microscopio che fornisce immagini di atomi su o in superfici. Può essere utilizzato per osservare singoli atomi ed è comunemente usato nella nanotecnologia.
D: Come funziona l'AFM?
R: L'AFM funziona impiegando un ago ultrafine collegato a una trave a sbalzo. La punta dell'ago scorre sulle creste e sulle valli del materiale da fotografare, "sentendo" la superficie. Quando la punta si muove su e giù a causa della superficie, il cantilever si deflette. In una configurazione di base, un laser illumina il cantilever con un angolo obliquo, consentendo di misurare direttamente la deflessione del cantilever modificando l'angolo di incidenza del raggio laser. In questo modo si crea una configurazione che rivela l'immagine delle molecole che vengono fotografate dalla macchina.
D: Quali sono i vantaggi che gli AFM hanno rispetto ai microscopi elettronici a scansione (SEM)?
R: Gli AFM offrono una risoluzione più elevata rispetto ai SEM e non hanno bisogno di operare nel vuoto come i SEM - possono operare nell'aria ambiente o nell'acqua, consentendo di essere utilizzati con campioni biologici come le cellule viventi senza danneggiarle.
D: Quali sono le modalità operative degli AFM?
R: Le modalità operative comunemente utilizzate per gli AFM includono la modalità di contatto, in cui la punta viene semplicemente spostata sulla superficie e vengono misurate le deflessioni del cantilever; la modalità di battitura, in cui la punta viene battuta contro la superficie durante il percorso; la modalità di contatto intermittente; la modalità senza contatto; la modalità dinamica; la modalità statica; e altre ancora - queste sono spesso variazioni delle modalità di battitura e di contatto descritte sopra.
D: In che modo la modalità di maschiatura differisce dalla modalità di contatto?
R: La modalità di picchiettamento si differenzia dalla modalità di contatto perché quando si utilizza la modalità di picchiettamento, la punta picchietta contro la superficie mentre la percorre, invece di attraversarla - questo le permette di allontanarsi dalla superficie quando l'ago sente la cresta, in modo da non urtare la superficie quando la attraversa.
