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SFM/ AFM

Rasterkraftmikroskopie / Atomkraftmikroskopie

Das Raster- oder Atomkraftmikroskop SFM/AFM ist eine Spezialform der Rastersondenmikroskope (scanning probe microscope SPM). Es nutzt die mechanischen Kräfte zwischen einer Oberfläche und einer scharfen Spitze, um diese in Nanometer-Auflösung abzubilden. Die Oberfläche wird mit der auf einer Blattfeder montierten Spitze abgerastert. Die mechanische Auslenkung der Blattfeder wird mit Hilfe eines reflektierten Laserstrahls detektiert. Sie widerspiegelt die Höhe jedes einzelnen Punktes der Oberfläche. Aus den Höhenwerten der einzelnen Punkte wird das Topographiebild der Oberfläche zusammengesetzt. Mittels einer speziellen elektrisch leitfähigen Spitze können zusätzlich zur Topographie Ladungen auf einer Oberfläche abgebildet werden (electric force microscopy EFM). Eine verwandte, berührungslose Methode zur Abbildung von Oberflächen im Mikrometermaßstab ist der MicroGlider.

Das AFM wird auch genutzt, um direkt die Wechselwirkungskräfte zwischen einer Oberfläche und einer AFM-Spitze zu bestimmen. Anstelle der Spitze kann ein kolloidales Partikel verwendet werden, das auf einer Blattfeder befestigt wird (colloid probe technique). In verschiedenen Messmodi können Kräfte unterschiedlicher Natur (mechanische, elektrostatische, magnetische oder chemische Wechselwirkungen) detektiert werden. Sowohl vertikale als auch laterale (Reibungs-)Kräfte können ortsaufgelöst gemessen werden (force-volume mode; lateral force microscopy LFM). Mit einem speziellen Aufbau, der mikrothermischen Analyse (µTA) , können lokale thermische Analysen durchgeführt werden.

In unserem Kraftmesslabor stehen drei SFM-Geräte in einer klimatisierten Reinraumumgebung zur Verfügung:

- Multimode / Nanoscope III, Multimode (Digital Instruments)
- Dimension 3100 / Nanoscope III (Digital Instruments)
- Dimension 3100 / Nanoscope IV (Digital Instruments)

Mit dem Multimode AFM können Proben mit einer Größe von bis zu 1x1cm² untersucht werden. Der abgebildete Ausschnitt beträgt maximal ca. 50x50 µm². Das Multimode SFM kann in einer Atmosphärenkammer unter definierten Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchte, Gaszusammensetzung) sowie mit einer abgeschlossenen Flüssigmesszelle oder mit einem Heiztisch betrieben werden, um Abbildungen oder Kraftmessungen in Flüssigkeiten oder bei erhöhten Temperaturen zu ermöglichen.
Die Dimension AFMs ermöglichen die Untersuchung größerer Proben und sind mit offenen Flüssigmesszellen ausgestattet.


 
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