Metodi di base nell’imaging di micro e nanostrutture con AFM (microscopia a forza atomica)

Principio

L’avvicinamento di una punta affilata in silicio montata su un cantilever alla superficie del campione porta a un’interazione su scala atomica. Il risultato è una curvatura del cantilever che viene rilevata da un laser. In modalità statica la deflessione risultante viene utilizzata per studiare la topografia della superficie del campione linea per linea utilizzando un circuito di feedback. Nella modalità dinamica il cantilever viene fatto oscillare a una frequenza fissa, risultando in un’ampiezza smorzata vicino alla superficie. I parametri di misurazione (setpoint, guadagno di feedback) svolgono un ruolo cruciale per la qualità dell’immagine. Il loro effetto sulla qualità dell’immagine è studiato per diversi campioni nanostrutturati.

Vantaggi

• Indagine in modalità statica e dinamica
• Modifica di numerosi parametri per ottimizzare la qualità dell’immagine
• Eseguire l’esperimento con campioni diversi
• Ottimo rapporto qualità-prezzo
• Progettato su misura per l’utilizzo nei laboratori didattici
• Il microscopio è costituito da uno strumento compatto e portatile, non sono necessari strumenti aggiuntivi
• Isolamento delle vibrazioni per risultati migliori e riproducibili

Attivita’ proposte

1. Impara come montare un cantilever (con punta) e avvicinare la punta verso un campione.
2. Analizzare l’influenza dei parametri di scansione sulla qualità e sulle prestazioni dell’immagine, ad es. Guadagno PID, setpoint (forza), ampiezza vibrazionale e velocità di scansione. Utilizza sia la modalità di forza statica che quella dinamica.
3. Immagina diversi campioni (microstrutture, nanotubi di carbonio, sezione trasversale della pelle, batteri, stampatore CD, struttura del chip, perle di vetro) ottimizzando rispettivamente i parametri.

Obiettivi formativi

• Microscopia a forza atomica (AFM)
• Potenziale di Lennard-Jones
• Imaging di nanostrutture
• Modalità forza statica
• Modalità forza dinamica
• Ciclo di feedback
• Forza
• Ampiezza vibrazionale

Software incluso. Computer non fornito.