原子力顯微鏡除了測(cè)量表面形貌外,還具有多種功能和應(yīng)用領(lǐng)域。以下是對(duì)AFM原子力顯微鏡除了測(cè)表面形貌之外還可以做什么的詳細(xì)闡述:
1. 定量測(cè)量表面粗糙度
原子力顯微鏡能夠提供高精度的表面粗糙度測(cè)量,能夠定量樣品的表面粗糙度到“?”(埃,1 ? = 0.1 nm)等級(jí)。通過(guò)AFM原子力顯微鏡的高度像,應(yīng)用合適的數(shù)據(jù)分析軟件,可以得到測(cè)定區(qū)域內(nèi)粗糙度各表征參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,如表面平均粗糙度Ra和均方根粗糙度Rq等。
2. 測(cè)量納米級(jí)結(jié)構(gòu)參數(shù)
原子力顯微鏡可以對(duì)樣品表面的納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)研究,如納米顆粒尺寸、孔徑等。這些信息對(duì)于納米材料的研發(fā)和應(yīng)用至關(guān)重要。
3. 力學(xué)性能表征
AFM原子力顯微鏡可以通過(guò)力曲線分析獲得樣品的多種力學(xué)性能參數(shù),如峰值力(探針樣品Z大作用力)、吸附力(探針樣品Z小作用力)、楊氏模量、探針樣品形變量、能量耗散、彈性模量、黏附力以及粘附功等。這些參數(shù)對(duì)于理解材料的力學(xué)行為具有重要意義。
4. 電學(xué)、磁學(xué)性能研究
原子力顯微鏡可以與其他技術(shù)結(jié)合,如靜電力顯微鏡(EFM)和開(kāi)爾文探針力顯微鏡(KPFM),用于表征樣品表面的靜電勢(shì)能、電荷分布及電荷運(yùn)輸?shù)入妼W(xué)性能。同時(shí),磁力顯微鏡(MFM)是AFM原子力顯微鏡的一種應(yīng)用,能夠繪制樣品的磁域圖,用于研究磁性材料的磁學(xué)性能。
5. 生物樣品研究
原子力顯微鏡在生物研究領(lǐng)域具有突出優(yōu)勢(shì),其樣品制備簡(jiǎn)單,對(duì)樣品的破壞小,且能在多種環(huán)境中運(yùn)作(如空氣、液體),可以對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行接近實(shí)時(shí)的觀察。AFM原子力顯微鏡能提供生物分子的高分辨三維圖像,以納米尺度的分辨率觀察局部電荷密度和物理特性,觀察生物分子之間的作用力(如受體-配體),并能對(duì)單細(xì)胞、單分子進(jìn)行操作。
6. 多領(lǐng)域應(yīng)用
原子力顯微鏡已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、納米功能材料、生物、化工、醫(yī)藥等多個(gè)研究領(lǐng)域。例如,在半導(dǎo)體加工過(guò)程中,AFM原子力顯微鏡可以無(wú)損地測(cè)量高縱比結(jié)構(gòu)(如溝槽和臺(tái)階),以確定刻蝕的深度和寬度。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,原子力顯微鏡可用于評(píng)估生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的處理效果(如隱形眼鏡、導(dǎo)管和涂層支架)以及檢查表面粗糙度對(duì)附著力的影響等。
綜上所述,AFM原子力顯微鏡作為一種高分辨率的測(cè)試儀器,除了測(cè)量表面形貌外,還具有定量測(cè)量表面粗糙度、測(cè)量納米級(jí)結(jié)構(gòu)參數(shù)、表征力學(xué)性能、研究電學(xué)磁學(xué)性能、探索生物樣品以及多領(lǐng)域應(yīng)用等多種功能和應(yīng)用價(jià)值。