Perbandingan Tiga Mode Operasi Prinsip Kerja Mikroskop AFM
modus kontak
Dalam mode kontak, ujungnya selalu bersentuhan ringan dengan sampel, memindai dengan ketinggian konstan atau mode gaya konstan. Selama pemindaian, ujungnya meluncur di atas permukaan sampel. Biasanya, mode kontak menghasilkan gambar beresolusi tinggi yang stabil.
Dalam mode kontak, jika sampel lunak dipindai, permukaan sampel dapat rusak akibat kontak langsung dengan ujung jarum. Jika gaya antara sampel dan ujung melemah selama pemindaian untuk melindungi sampel, gambar mungkin terdistorsi atau artefak dapat diperoleh. Pada saat yang sama, aksi kapiler permukaan juga akan mengurangi resolusi. Oleh karena itu, mode kontak umumnya tidak cocok untuk mempelajari makromolekul biologis, sampel dengan modulus elastisitas rendah, dan sampel yang mudah bergerak dan berubah bentuk.
mode tanpa kontak
Dalam mode non-kontak, ujung bergetar di atas permukaan sampel, tidak pernah bersentuhan dengan sampel, dan monitor probe mendeteksi gaya jarak jauh yang tidak merusak seperti van der Waals dan gaya elektrostatis pada sampel yang dicitrakan. Meskipun mode ini meningkatkan sensitivitas mikroskop, ketika jarak antara ujung jarum dan sampel panjang, resolusinya lebih rendah daripada mode kontak dan mode ketuk, dan pencitraannya tidak stabil dan pengoperasiannya relatif sulit. Pencitraan dalam cairan memiliki aplikasi yang relatif sedikit dalam biologi.
ketuk mode
Dalam mode ketukan, kantilever dipaksa untuk bergetar di dekat frekuensi resonansinya, dan ujung berosilasi dengan lembut mengetuk permukaan sampel, membuat kontak intermiten dengan sampel, sehingga disebut juga mode kontak intermiten. Karena mode ketukan, dimungkinkan untuk menghindari ujung menempel pada sampel, dan hampir tidak ada kerusakan pada sampel selama pemindaian. Ketika ujung mode ketukan menyentuh permukaan, gaya rekat antara ujung dan sampel dapat diatasi dengan memberikan amplitudo ujung yang cukup. Pada saat yang sama, karena gaya kerja vertikal, material permukaan kurang terpengaruh oleh gaya gesekan, kompresi, dan geser lateral. Keuntungan lain dari mode ketukan dibandingkan dengan mode non-kontak adalah rentang kerja yang besar dan linier, yang membuat sistem umpan balik vertikal sangat stabil dan dapat diulang untuk pengukuran sampel.
itu
Tapping mode AFM dapat dicapai di lingkungan atmosfer dan cair. Di lingkungan atmosfer, ketika ujung jarum tidak bersentuhan dengan sampel, mikrokantilever berosilasi bebas dengan amplitudo maksimum; ketika ujung jarum bersentuhan dengan permukaan sampel, meskipun lembaran keramik piezoelektrik menggairahkan mikrokantilever untuk berosilasi dengan energi yang sama, hambatan sterik membuat mikrokantilever Amplitudo kantilever berkurang, sistem umpan balik mengontrol amplitudo kantilever ke konstan, dan ujung jarum mengikuti naik turunnya permukaan sampel untuk bergerak ke atas dan ke bawah untuk mendapatkan informasi bentuk. Mode penyadapan juga cocok untuk operasi dalam cairan, dan karena efek redaman cairan, gaya geser antara ujung jarum dan sampel lebih kecil, dan kerusakan pada sampel lebih kecil, sehingga pencitraan mode penyadapan di cairan dapat dilakukan pada sampel biologis aktif Pengujian di tempat, pelacakan reaksi larutan di tempat, dll.
modus kekuatan lateral
Lateral Force Microscopy (LFM) bekerja mirip dengan AFM dalam mode kontak. Ketika kantilever mikro memindai di atas sampel, karena interaksi antara ujung dan permukaan sampel, kantilever berayun, dan kira-kira ada dua arah deformasi: vertikal dan horizontal. Secara umum, perubahan arah vertikal yang dideteksi oleh detektor posisi laser mencerminkan bentuk permukaan sampel, dan perubahan sinyal yang terdeteksi pada arah horizontal, karena sifat material yang berbeda dari permukaan material, koefisien gesekannya adalah juga berbeda. berbeda, sehingga dalam proses pemindaian, derajat distorsi mikrokantilever kiri dan kanan juga berbeda. Derajat pembengkokan torsi kantilever meningkat atau menurun seiring dengan perubahan sifat gesekan permukaan (peningkatan gesekan menghasilkan torsi yang lebih besar). Detektor laser mengukur dan merekam topografi dan data gaya lateral secara terpisah dalam waktu nyata. Biasanya, tidak hanya komponen permukaan sampel yang berbeda yang dapat menyebabkan distorsi kantilever mikro, tetapi juga perubahan morfologi permukaan sampel juga dapat menyebabkan distorsi kantilever mikro, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. . Untuk membedakan keduanya, biasanya gambar LFM dan gambar AFM harus diperoleh secara bersamaan. Bergantung pada penyebab distorsi kantilever, LFM biasanya dapat digunakan untuk mendapatkan gambar komposisi dan "gambar yang disempurnakan tepi" dari permukaan material.
