atomærkraftmikroskopi

AFM er en bredt brukt teknikk for å eksperimentere med faste stoffers overflater, for eksempel ved å studere adsorpsjonsprosesser der atomer eller molekyler fester seg til overflaten av et materiale og endrer dets egenskaper. Denne prosessen er blant annet relevant for forskning på og videreutvikling av halvledere.

Med atomærkraftmikroskopi kan man måle både friksjon, adhesjon, desorpsjon og overflatehardhet, som er avgjørende i prosesser hvor man ønsker å utvikle nye materialer.

AFM kan gi tredimensjonale bilder av overflater med atomær oppløsning, som gjør det mulig å studere topografi og krystallinske mønstre. Innen overflatekjemi dreier dette seg ofte om punkt- og linjedefekter.

Teknikken brukes i dag innen korrosjonsstudier for å kartlegge hvordan ulike materialer nedbrytes. Gjennom påvirkning av faktorer som fuktighet og temperatur, kan man observere endringer i overflategenskaper og korrosjonsfremmende fenomener.

Teknikken brukes òg innen katalysatorutvikling. AFM kan undersøke aktive overflateområder for å forbedre den katalytiske effekten til materialer.

I henhold til medisin og biologi brukes AFM i studier av proteinoverflater og biologiske membraner. På grunn av teknikkens høye oppløsning, kan forskerne studere hvordan celler interagerer med hverandre og få innsikt i utvikling av sykdomsprosesser og dermed også behandlingsalternativer.

Piezoresponskraftmikroskopi (PFM) benyttes til å studere ferro- og piezoelektriske materialer ved å påføre en vekselspenning (AC) til tuppen, noe som fører til en mekanisk respons i prøven på grunn av den inverse piezoelektriske effekten. Ved å måle denne responsen kan man kartlegge orienteringen av ferroelektriske domener med nanometerskala-oppløsning. Teknikken er særlig nyttig innen forskning på minnelagring, sensorer og energihøstingsmaterialer.

Kelvin-sondekraftmikroskopi (KPFM) måler den lokale kontaktpotensial-forskjellen mellom tuppen og prøven, som kan gi innsikt i materialers elektriske egenskaper. Eksempler på dette er arbeidspotensial og ladningsfordeling. Teknikken brukes ofte til å undersøke halvledermaterialer, organiske elektroniske komponenter og overflater med varierende elektriske egenskaper. Målingene utføres ved å påføre en AC-spenning mellom tuppen og prøven, mens et tilbakemeldingssystem kompenserer for potensialforskjeller.

I konduktiv atomærkraftmikroskopi (cAFM), måles den elektriske ledningsevnen på nanoskala ved å påføre en spenning mellom tuppen og prøven. Dette gjør det mulig å kartlegge hvor godt ulike områder av prøven leder strøm og er nyttig for studier av halvledere, batterimaterialer og tynnfilmer brukt i elektronikk.

Magnetisk kraftmikroskopi (MFM) brukes til å undersøke magnetiske egenskaper i materialer. Teknikken måler hvordan en magnetisk tupp påvirkes av magnetfeltene i en prøve, som gjør det mulig å avbilde magnetiske domener i for eksempel harddisker.