طی دهه‌های گذشته، میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) به ابزاری قدرتمند برای تصویربرداری از سطوح با رزولوشن بسیار بالا تبدیل شده‌است. حال اگر شما بخواهید زیر سطح را ببینید چه می‌کنید؟ محققان نشان دادند که در شرایط خاص، دستگاه‌هایی مانند AFM، می‌توانند اطلاعات ارزشمندی را از زیر یک سطح ارائه کنند.
استفاده از AFM در مطالعه‌ی لایه‌ی زیرین سطوح
طی دهه‌های گذشته، میکروسکوپ نیروی اتمی(AFM) به ابزاری قدرتمند برای تصویربرداری از سطوح با رزولوشن بسیار بالا (در حد کسری از نانومتر) تبدیل شده‌است. حال اگر شما بخواهید زیر سطح را ببینید چه می‌کنید؟ محققان مؤسسه‌ی ملی فناوری و استاندارد نشان دادند که در شرایط خاص، دستگاه‌هایی مانند AFM، می‌توانند اطلاعات ارزشمندی را از زیر یک سطح ارائه کنند.
محققان دانشگاه ویرجینیا، میسوری و ناسا، به‌همراه چند مؤسسه‌ی دیگر به طراحی نانوساختارها پرداختند، در این بین آنها پس از بررسی استفاده از نانولوله‌های کربنی در مواد، دریافتند که می‌توان از مواد حاصل از کامپوزیت کردن نانولوله‌ها در بخش‌های مختلفی نظیر هواپیماها استفاده کرد.
Minhua Zhao می‌گوید:«یکی از مسائل مهم در این پروژه، این است که نانولوله‌های کربنی درون ماتریکس به‌خوبی پخش نمی‌شوند و برای مطالعه‌ی این پخش‌شدگی روش‌های غیر مخرب بسیار کمی وجود دارد که به‌همین دلیل ما تصمیم گرفتیم تا از AFM در این کار استفاده کنیم. AFM دستگاهی است که در آن، نوک بالای سطح حرکت می‌کند و طی برهمکنشی با سطح، اطلاعات ارزشمندی را ارائه می‌کند. در این میکروسکوپ از نیروی ضعیف واندروالسی برای رصد سطح استفاده می‌گردد.»
محققان این پروژه به جای نیروی واندروالسی از نیروی قوی‌تری به نام نیروی الکترواستاتیک استفاده کردند و روش خود را EFM نام‌گذاری کردند. در این روش برهم‌کنش موجود میان نوک میکروسکوپ و لایه‌ی زیرین نمونه‌ی کامپوزیتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و چیزی که این کار را امکان‌پذیر می‌کند این است که نانولوله‌های کربنی از هدایت الکتریکی بالای و ثابت دی‌الکتریک بالایی برخوردار است؛ در حالی که پلیمر ثابت دی‌الکتریک پایینی دارد. همین اختلاف بین دی الکتریک نانولوله و پلیمر کلید اصلی این پروژه است؛ به‌طوری که با انتخاب ولتاژ مناسبی می‌توان جزئیات جالب‌تری از نحوه‌ی دیسپرس نانولوله‌های کربنی زیر سطح کامپوزیت به دست آورد.
به عقیده‌ی Zhao ، یکی از اهداف پروژه، کنترل این فرایند است، به نحوی است که بتوان ارزیابی کمیّ(quantitative ) از سطح داشت. با این پروژه دانشمندان موفق به تعیین درصد نانولوله‌های کربنی موجود در پلیمر شده،توزیع بار الکتریکی در لایه‌ی زیرین کامپوزیت را نیز مشخص کردند؛ اما این اندازه‌گیری خطاهایی هم دارد، به‌طوری‌که برخی از فاکتورها مثل شکل نوک، رطوبت و نیروی الکترواستاتیکی می‌تواند روی نتیجه‌ی کار اثرگذار باشد.
دانشمندان در این خصوص از یک نوک و پتنتی در استفاده کردند که با آن توانستند ولتاژ موجود میان نوک و نمونه را افزایش دهند. آنها در حال بهینه کردن روش تصویربرداری EFM هستند تا از آن به‌عنوان روشی غیر مخرب در بررسی لایه‌ی زیرین سطوح نانوساختار استفاده کنند.
