AFMmenetelmiä

AFM-menetelmät (atomivoimamikroskopia) ovat skannaus- ja mittausmenetelmiä, joissa ohuen cantileverin kärki liikkuu näytteen pinnan läheisyydessä. Kärjen vuorovaikutukset näytteen kanssa aiheuttavat cantileverin taivuttuman tai muutoksia sen resonanssitaajuudessa, ja näitä signaaleja seurataan laserin heijastuksella. Näin voidaan tuottaa pintaprofiili sekä lisäinformaatioita, kuten paikallinen kimmoisuus, sähköiset ja magneettiset ominaisuudet. AFM toimii sekä ilmassa että nesteessä ja soveltuu sekä kovien että pehmeiden näytteiden tutkimukseen.

Yleisimmät mittaustavat ovat kontaktimoodi, jossa kärki on jatkuvasti kosketuksissa pintaan, sekä napautus- eli intermittent-contact -Moodi, jossa kärki osittain koskettaa pintaa ja on ajettu resonanssitaajuudelle. Napautusmoodi vähentää vaurioita pehmeille näytteille ja mahdollistaa suuremman kuvapinnan terävöittämisen. Ei-kontakt-moodi pitää kärjen pintaa lähellä, mutta ei kosketa sitä, mikä sopii herkille pinnoille, mutta signaalit voivat olla heikompia ja tulkinta vaativampaa.

Lisäksi on useita lisämoodien muotoja: konduktiivinen AFM (C-AFM) mittaa sähkönjohtavuutta näytteessä; KPFM/EFM kartoittaa pintapotentiaalia elektrostaattisten vuorovaikutusten perusteella; MFM tutkii magnettisia vuorovaikutuksia; PFM (piezoelectric AFM) paljastaa ferroeettisiä ja piezoelektrisiä vasteita; LFM (lateral force microscopy) kuvaa kitkaa ja muita sivuvoimia.

Voimaspektroskopiaan kuuluvat voimapyörät ja force-distance -käyrien mittaukset, joiden avulla voidaan arvioida mekaanisia ominaisuuksia kuten Youngin moduulia sekä vuorovaikutusten voimakkuuksia. AFM on herkkä ja laajasti sovellettavissa, mutta tulkinta vaatii kalibrointia ja mallitietoa sekä näytteen ominaisuuksien tuntemusta.