ساخت نمونه اولیه AFM در ابعاد یک تراشه

نمونه اولیه میکروسکوپ AFM در ابعاد یک سانتیمتر مربعی ساخته شد. این میکروسکوپ در واقع در اندازه یک تراشه بوده و هزینه تولید آن بسیار کم است.

محققان دانشگاه تگزاس موفق به ساخت میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در اندازه‌های یک تراشه شدند. رضا مهیمانی از محققان این پروژه می‌گوید: «AFMهای استاندارد معمولاً ابعاد بزرگی دارند. ما در این پروه ابعاد اجزای این میکروسکوپ را کاهش دادیم تا در نهایت توانستیم آن را در اندازه‌های یک تراشه کوچک بسازیم.»
مهیمانی و همکارانش نتایج یافته‌های خود را در مورد ساخت نمونه اولیه این میکروسکوپ در نشریه Microelectromechanical Systems منتشر کردند.
میکروسکوپ AFM از یک کانتالیور یا بازو و یک نوک تیز که به آن متصل شده تشکیل شده است. این ابزار سطح را اسکن کرده و روی آن حرکت می‌کند. نیروی برهمکنشی میان نمونه و نوک منجر به حرکت کانتالیور شده و این حرکت به تصویر تبدیل می‌شود.

مهیمانی می‌گوید: «AFM سطح را همانند کشیدن دست روی یک شی، رصد می‌کند. قدرت تفکیک این ابزار نسبت به میکروسکوپ نوری بیشتر است، به طوری که از آن برای مشاهده مقیاس‌های بسیار کوچک می‌توان استفاده کرد.»
آنتونی فولر، از محققان این پروژه می‌گوید: «یک مثال کلاسیک از فناوری MEMS، ژیروسکوپ‌های مورد استفاده در تلفن‌های هوشمند است. معمولاً ساخت ادوات در ابعاد بزرگ قیمت بالایی دارد، اما استفاده از فناوری MEMS می‌تواند ابعاد دستگاه‌ را در حد یک تراشه کاهش داده و قیمت آن را به اندازه چند دلار برساند.»
این AFM در اندازه یک سانتیمتر مربع و کمی کوچکتر از یک سکه است. این تراشه به یک بورد مدار چاپی متصل می‌شود؛ بوردی که ابعاد آن در حد یک کارت اعتباری است. روی این بورد، حسگرها و مدارهای دیگری وجود دارد.
میکروسکوپ‌ AFM رایج در مودهای مختلف کار می‌کند. این میکروسکوپ مبتنی بر MEMS در مودی موسوم به tapping mode کار می‌کند که در آن نوک عمود بر سطح نوسان دارد. زمانی که پیمایشگر به سطح نمونه برخورد می‌کند، یک سامانه فیدبک‌دهی، اطلاعات لازم را به میکروسکوپ می‌دهد تا از این اطلاعات برای ایجاد تصویر استفاده شود.
با کاهش ابعاد AFM، می‌توان توانمندی علمی و عملی آن را بهبود داد. برای مثال می‌توان از این نوع میکروسکوپ‌ها در صنایع مختلف برای بررسی محصولات استفاده کرد.