اصلاح نوک برای بهبود کنتراست تصاویر AFM

میکروسکوپ نیروی اتمی ابزار مناسبی برای ایجاد تصاویر دو
بعدی از موادی نظیر گرافن است. با این حال کنتراست الگوهای ایجاد شده کاملا
بستگی به نوع نوک مورد استفاده در این میکروسکوپ‌ها دارد. اخیرا یک تیم
تحقیقات هلندی، آلمانی و فنلاندی موفق به ساخت نوک غیرفعالی شده که قادر
است تصاویر واضح‌تری از گرافن ارائه کند این نوک ویژگی‌هایی نظیر نقص و
لبه‌ها را به‌خوبی نمایش می‌دهد.

میکروسکوپ نیروی اتمی می‌تواند از اتم‌های سطح عایق‌ها و مواد رسانا
تصویربرداری کند. در این روش با استفاده از یک نوک تیز، سطح مورد نظر
پیمایش می‌شود و در عین حال نیروی تبادل شده میان نوک و سطح رصد می‌شود.
برای این که بتوان تصاویری با قدرت تفکیک بالا ایجاد کرد، نوک باید در
فاصله یک نانومتر از سطح نمونه جابه‌جا شود، در این فاصله جاذبه ضعیف
الکترواستاتیکی یا نیروی واندروالس میان نوک و سطح ایجاد می‌شود.

نتایج کار پژوهشگران نشان داد که در صورت استفاده از نوک منفعل، تصاویر به‌دست
آمده در نتیجه نیروی‌های دافعه و جاذبه هستند اما اگر از نوک‌های فعال
استفاده شود این تصاویر در اثر نیروی دافعه ایجاد می‌شود. نتایج این پژوهش
برخی از مشاهدات و تناقض‌های به‌وجود آمده در این حوزه را شفاف می‌کند.
برای مثال پیش از این محققان تصاویری از سطح گرافن گرفته بودند که نمی‌توانستند
اتم‌ها و سایت‌های خالی را از هم تفکیک کنند آنها نمی‌دانستند که کدام بخش
اتم و کدام بخش سایت خالی است.

لیلجروث از محققان این پروژه می‌گوید کلید اصلی در این پروژه کنترل نوع اتم‌های
موجود در نوک میکروسکوپ بود ما موفق شدیم این نوک را به‌صورت شیمیایی منفعل
کنیم. با این راهبرد ما می‌توانیم نوع برهمکنش میان گرافن و نوک میکروسکوپ
را تعیین کنیم و در نهایت کنتراست تصویر ایجاد شده را بهبود دهیم.

نتایج این پژوهش در نشریه ACS Nano به چاپ رسیده است.