یک گروه تحقیقاتی از محققان ژاپنی، اسپانیایی و جمهوری چک برای اولین بار با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی AFM روشی برای شناسایی اتم‌های منفرد سطحی ابداع کردند. آنها از حالت دینامیکی AFM که میکروسکوپ نیروی دینامیکی DFM نیز نامیده می‌شود و در آن نوک AFM با دامنه و فرکانس معلومی نوسان می‌کند، استفاده کردند.
شناسایی اتم‌های منفرد روی سطوح
گروه تحقیقاتی از محققان ژاپنی، اسپانیایی و جمهوری چک برای اولین بار با استفاده
از میکروسکوپ نیروی اتمی AFM روشی برای شناسایی اتم‌های منفرد سطحی ابداع کردند.
آنها از حالت دینامیکی AFM که میکروسکوپ نیروی دینامیکی DFM نیز نامیده می‌شود
و در آن نوک AFM با دامنه و فرکانس معلومی نوسان می‌کند، استفاده کردند.
DFM اجازه آشکارسازی و اندازه‌گیری نیروی برهم‌کنش شیمیایی کوتاه برد بین
دو اتم را به ما می‌دهد. اگر نوک نوسان‌کننده AFM به اندازه کافی (کمتر
از پنج انگستروم) به سطح نزدیک شود آنگاه یک پیوند شیمیایی بین بیرونی‌ترین
اتم‌های نوک AFM و اتم‌های منفرد سطحی ایجاد می‌شود.
این نیروهای شیمیایی کوتاه برد، که برای اتم‌های سطحی مختلف از یک سطح
نامتجانس با استفاده از DFM اندازه‌گیری می‌شوند، حاوی اطلاعات مهمی در
مورد طبیعت شیمیایی اتم‌های سطحی هستند. با این حال به دست آوردن این
اطلاعات خیلی هم ساده نیست و همین امر باعث بروز مشکلی برای شناسایی شیمیایی
اتم‌ها و مولکول‌های منفرد سطحی شده‌است.
علت اصلی آن این است که نیروهای کوتاه برد با توجه به نوع نوکی که برای
روبش سطح استفاده می‌شود، تغییرات زیادی از خود نشان می‌دهند. با این حال
نسبت کمترین مقادیر نیروهای کوتاه برد که برای دو نمونه اتمی سطحی مختلف و
با یک پروب اندازه‌گیری می‌شوند، ثابت می‌ماند و هیچ ارتباطی به انتهای نوک
AFM نخواهد داشت. این محققان نشان داده‌اند که این نسبتِ برهم‌کنشِ نسبی،
به قدرت‌های نسبی اتم‌های سطحی برای تشکیل پیوند شیمیایی با بیرونی‌ترین
اتم‌های نوک AFM مربوط می‌شود. از نسبت برهم‌کنش‌های نسبی می‌توان به
عنوان اثر انگشت برای شناسایی شیمیایی اتم‌های سطحی استفاده کرد.
روش شناسایی، شامل اندازه‌گیری نیروی برهم‌کنش شیمیایی کوتاه برد برای هر
اتم سطحی و پس از آن مقایسه نسبت کمترین مقدار نیروی بین جفت‌هایی از
نمونه‌های اتمی با نسبت برهم‌کنش نسبی اتم‌هایی است که انتظار می‌رود در
سطح باشند و قبلاً جدول‌بندی شده‌اند.
این روش جدید امکان ادغام روش‌های شناسایی را با توانایی‌های DFM نشان می‌دهد
و می‌تواند در دستکاری اتم‌های سطحی برای ساخت اتم‌به‌اتم نانوساختارها و
نانوابزارها با خواص مشخص و کارکرد معین به ما کمک کند.
این محققان نتایج کار خود را در مجله Nature منتشر کرده‌اند.
