میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) شکل بسیار حساسی از میکروسکوپ است که با آن می‌توان نقشه‌ای از یک سطح با دقت نزدیک اتمی تهیه کرد. اکنون شاو وی کوک و همکارانش در موسسه A*STAR در سنگاپور با استفاده از تشدید متفاوتی، یک روش اندازه‌گیری AFM ابداع کرده‌اند که می‌تواند حساسیت این تکنیک را افزایش دهد.
افزایش دقت میکروسکوپ نیروی اتمی
میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) شکل بسیار حساسی از میکروسکوپ است که با آن می‌توان
نقشه‌ای از یک سطح با دقت نزدیک اتمی تهیه کرد. اکنون شاو وی کوک و
همکارانش در موسسه A*STAR در سنگاپور با استفاده از تشدید متفاوتی، یک روش
اندازه‌گیری AFM ابداع کرده‌اند که می‌تواند حساسیت این تکنیک را افزایش
دهد.
روش جدید این محققان مبتنی بر مد برشی دیاپازون (یکی از مدهای استفاده شده
در AFM) است. در این مد، یک روبشگر تیز روی یکی از بازوهای یک دیاپازون
کوارتزی تشکیل می‌شود و روی نوسان تشدید شده فرکانس بالا تنظیم می‌شود.
موقعی که این روبشگر به سطح نمونه نزدیک می‌شود، برهم‌کنش نیروی‌های اتمی
منجر به افزایش نیروی برشی که این نوسان را آهسته می‌کند، می‌شود. با پایش
این سیگنال، می‌توان با استفاده از یک سیستم بازخورد خودکار فاصله بین این
روبشگر و سطح نمونه را ثابت نگه داشت و درنتیجه بخش بزرگ‌تری از سطح نمونه
را پیمایش کرد.
با مد برشی مبتنی بر دیاپازون AFM می‌توان
به حداکثر دقت تصویربرداری رسید. حداکثر دقت بوسیله عامل Q دیاپازون محدود
می‌شود. طبق گفته کوک و همکارانش، مشکل این بوده است که تحقیق برای بهبود
عامل Q متکی بر فرکانس تشدیدشونده روبشگر در هوای آزاد بوده است. این
فرکانس دقیقا برابر با فرکانس روبشگر موقعی که در نزدیکی تماس با سطح می‌باشد،
نیست؛ بنابراین این روبشگر در طول پیمایش کردن گاهی بصورت تشدید نشده عمل
می‌کند.
این محققان کشف کردند که کنترل بازخوردی با استفاده از تشدید ثانویه این
روبشگر هنگام نزدیک شدن به سطح، در مقایسه با استفاده از اولین تشدید هوای
آزاد، منجر به حساسیت بالاتری می‌شود. کوک می‌گوید: این کشف از این ناشی شد
که در مسافت‌های خیلی نزدیک به سطح، رفتار نوسان‌های نوک بر خلاف رفتار پیش‌بینی‌شده،
بود. مدل مرسوم یک دیاپازون را نمی‌توان با این رفتار مشاهده شده توضیح داد.
بر اساس یک مدل کمی جایگزین که ما ارائه کردیم، متوجه شدیم که حساسیت را می‌توان
با این روش تشدید ثانویه افزایش داد.
موقعی که از این تشدید ثانویه استفاده شود، دقت AFM به طور قابل‌ملاحظه‌ای
افزایش می‌یابد، و درنتیجه ساختارهای ریزتر را می‌توان مشاهد کرد.
جزئیات نتایج این تحقیق در مجله‌ی Applied Physics Letters منتشر شده است.
