AFMmenetelmillä

AFMmenetelmillä viitataan atomivoimamikroskopian (AFM) tekniikoihin, joita käytetään pintojen topografian sekä monien muiden ominaisuuksien tutkimiseen nanoskaalalla. Periaate perustuu kapean cantileverin kärjen vuorovaikutukseen pinnan kanssa. Cantileverin taivutusta seurataan lasersäteen avulla ja fotodetektor muuntaa signaalin sähköiseksi, josta voidaan muodostaa korkeuskuva sekä mitata voimia ja vuorovaikutuksia.

AFM voidaan toteuttaa useissa tiloissa. Kontaktimodissa kärki on jatkuvasti kosketuksissa pintaan, jolloin vuorovaikutukset ovat suuria. Napautustilassa (tapping mode) kärki koskee pintaa lyhyesti, jolloin mittaukset ovat hellävaraisempia. Ei-kosketustilassa (NC-AFM) voimat syntyvät pitkien etäisyyksien vuorovaikutuksista. Lisäksi on erikoismenetelmiä kuten KPFM pintapotentiaalin kartoitukseen, MFM magneettisten ominaisuuksien tutkimukseen sekä PFM:n ja EFM:n sähköisten ominaisuuksien kartoitukseen.

Laitejärjestelmä koostuu cantileverista ja kärjestä, lasersäteen mittaustoiminnoista, fotodetektorista sekä tietokoneohjatusta skannerista, jolla voidaan ohjata x-, y- ja z-koordinaatit. AFM voi toimia ilmassa, nesteessä tai kontrolloiduissa ympäristöissä, ja tarjoaa tyypillisesti nanometrin tai paremman pystysuuntaisen resoluution sekä riippuen kärjestä sivusuunnan resoluution.

Sovellukset kattavat materiaalitieteen, ohutkalvojen ja polymeerien karakteroinnin sekä biologian alueet kuten solujen, proteiinien ja biomolekyylien tutkimuksen. Voimamittauksien kautta voidaan arvioida kiinnittymistä, adhesiota ja mekaanisia ominaisuuksia. Eri tilat mahdollistavat sekä topografian että sähköisten, magneettisten tai piezoelektristen ominaisuuksien kartoituksen.

AFM kehitettiin 1980-luvulla IBM:llä; eräät lähteet mainitsevat kehittäjiksi Gerd Binnig, Calvin F. Quate ja Christoph Gerber. Tekniikka on laajentanut sovelluksiaan sekä tutkimuksessa että teollisuudessa, ja nykyään AFM-menetelmiä käytetään ympäri maailmaa nanografiikan ja materiaalien karakteroinnissa.