除了测表面形貌AFM原子力显微镜还可以做什么

 新闻资讯     |      2024-09-12 09:18:32

原子力显微镜除了测量表面形貌外,还具有多种功能和应用领域。以下是对AFM原子力显微镜除了测表面形貌之外还可以做什么的详细阐述:

1. 定量测量表面粗糙度

原子力显微镜能够提供高精度的表面粗糙度测量,能够定量样品的表面粗糙度到“Å”(埃,1 Å = 0.1 nm)等级。通过AFM原子力显微镜的高度像,应用合适的数据分析软件,可以得到测定区域内粗糙度各表征参数的统计结果,如表面平均粗糙度Ra和均方根粗糙度Rq等。

原子力显微镜.jpg

2. 测量纳米级结构参数

原子力显微镜可以对样品表面的纳米结构进行详细研究,如纳米颗粒尺寸、孔径等。这些信息对于纳米材料的研发和应用至关重要。

3. 力学性能表征

AFM原子力显微镜可以通过力曲线分析获得样品的多种力学性能参数,如峰值力(探针样品Z大作用力)、吸附力(探针样品Z小作用力)、杨氏模量、探针样品形变量、能量耗散、弹性模量、黏附力以及粘附功等。这些参数对于理解材料的力学行为具有重要意义。

4. 电学、磁学性能研究

原子力显微镜可以与其他技术结合,如静电力显微镜(EFM)和开尔文探针力显微镜(KPFM),用于表征样品表面的静电势能、电荷分布及电荷运输等电学性能。同时,磁力显微镜(MFM)是AFM原子力显微镜的一种应用,能够绘制样品的磁域图,用于研究磁性材料的磁学性能。

5. 生物样品研究

原子力显微镜在生物研究领域具有突出优势,其样品制备简单,对样品的破坏小,且能在多种环境中运作(如空气、液体),可以对活细胞进行接近实时的观察。AFM原子力显微镜能提供生物分子的高分辨三维图像,以纳米尺度的分辨率观察局部电荷密度和物理特性,观察生物分子之间的作用力(如受体-配体),并能对单细胞、单分子进行操作。

6. 多领域应用

原子力显微镜已广泛应用于半导体、纳米功能材料、生物、化工、医药等多个研究领域。例如,在半导体加工过程中,AFM原子力显微镜可以无损地测量高纵比结构(如沟槽和台阶),以确定刻蚀的深度和宽度。在生物医学领域,原子力显微镜可用于评估生物医学设备的处理效果(如隐形眼镜、导管和涂层支架)以及检查表面粗糙度对附着力的影响等。

综上所述,AFM原子力显微镜作为一种高分辨率的测试仪器,除了测量表面形貌外,还具有定量测量表面粗糙度、测量纳米级结构参数、表征力学性能、研究电学磁学性能、探索生物样品以及多领域应用等多种功能和应用价值。