原子力顯微鏡(AFM)概述

最早掃描式顯微技術(STM)使我們能觀察表面原子級影像，但是STM 的樣品基本上要求為導體，同時表面必須非常平整， 而使STM 使用受到很大的限制。而目前的各種掃描式探針顯微技術中，以原子力顯微鏡(AFM)應用是最為廣泛，AFM 是以針尖與樣品之間的屬于原子級力場作用力，所以又被稱為原子力顯微鏡。AFM 可適用于各種的物品，如金屬材料、高分子聚合物、生物細胞等，并可以操作在大氣、真空、電性及液相等環境，進行不同物性分析，所以AFM 最大的特點是其在空氣中或液體環境中都可以操作， 因此，AFM 在生物材料、晶體生長、作用力的研究等方面有廣泛的應用。根據針尖與樣品材料的不同及針尖－樣品距離的不同，針尖與樣品之間的作用力可以是原子間斥力、范德瓦爾斯吸引力、彈性力、粘附力、磁力和靜電力以及針尖在掃描時產生的摩擦力。通過控制并檢測針尖與樣品之間的這些作用力，不僅可以高分辨率表征樣品表面形貌，還可分析與作用力相應的表面性質：摩擦力顯微鏡可分析研究材料的摩擦系數；磁力顯微鏡可研究樣品表面的磁疇分布，成為分析磁性材料的強有力工具；利用電力顯微鏡可分析樣品表面電勢、薄膜的介電常數和沉積電荷等。另外，AFM 還可對原子和分子進行操縱、修飾和加工，并設計和創造出新的結構和物質。