原子力显微镜是一种高精度的表面分析仪器,它通过测量样品表面与微型力敏感元件之间的微弱原子间相互作用力,来揭示物质的表面结构和性质。AFM原子力显微镜能够测试的样品类型非常广泛,包括但不限于以下几种:
固体样品:
块体样品:如金属、陶瓷、晶体、半导体材料等,一般要求材料高度低于一定数值(如8mm或3mm,具体取决于仪器规格),尺寸无特殊需求,但需注意样品表面的粗糙度和平整度。
薄膜样品:如氧化物薄膜、金属薄膜等,要求直径小于一定数值(如12mm),高度也有相应限制,同时要求样品上下表面平整,高低起伏小于一定范围(如1μm)。
粉末样品:粉末类样品需提供一定量(如10mg以上),由于原子力显微镜是盲扫,对样品的分散性要求非常高,因此Z好是以液体的形式进行测试。通常提供不超过一定时长(如30min)的超声预处理,溶剂由客户提供(去离子水除外),并由客户提供详细的制样条件。
液体样品:
液体样品需要提供一定量(如3ml),并配好胶体溶液,保证样品均匀分散,无沉积,溶液澄清透明。样品如需超声或稀释请事先说明,稀释请提供相应的溶剂(去离子水除外),并说明稀释倍数。液体样品一般涂到新鲜解离的云母片上,如果样品在云母片上吸附不好,客户可以自行将样品涂到其他底材上(如硅片)进行测样。
生物样品:
如蛋白、细胞、DNA等生物大分子,AFM原子力显微镜可用于细胞膜、细胞骨架、病毒颗粒等生物结构的研究。由于溶液中含有盐,因此请调好浓度,减少盐对测试结果的影响。同时,需要提供详细的制样过程。
特殊样品:
原子力显微镜还可以用于测量一些特殊的样品,例如石墨烯等二维材料的形貌与厚度,以及纳米线、纳米管等一维纳米结构的表面特征。
在测试前,客户需要提供明确的测试要求,包括测试区域(常规为20X20μm以内,过小需提前确认)以及导电要求(C-AFM和PFM都要求导电;PFM和KPFM测试需要样品表面十分平整,样品粗糙度Z好在10~200nm之间)。此外,由于样品分布的不均匀性,Z好提供样品的SEM或TEM图,或者提供参考文献中AFM原子力显微镜的效果图,以提高结果的准确性。
总的来说,原子力显微镜作为一种多功能的测量工具,其应用范围非常广泛,几乎涵盖了所有需要高精度表面形貌分析的领域。