原子力顯微鏡對比于現(xiàn)有的其它顯微工具，以其高分辨、制樣簡單、操作易行等特點(diǎn)而備受關(guān)注，并在生命科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用，極大地推動了納米科技的發(fā)展，促使人類進(jìn)入了納米時代。

AFM原子力顯微鏡針尖的作用

原子力顯微鏡雖然名字里有“顯微鏡”這三個字，卻并不像光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡那樣利用電磁波或者微觀粒子來“看”一個物體，而是通過一根小小的探針來間接地感知物體表面的結(jié)構(gòu)。這根探針小到什么程度呢?探針主要部分是一個長約100微米，寬約20微米的條狀物，我們稱其為懸臂。在懸臂的末端是一個更小的尖狀物，Z末端的直徑一般只有十幾個納米，我們稱它為針尖。針尖和懸臂合起來構(gòu)成了一個完整的AFM原子力顯微鏡的探針，一般使用硅或者氮化硅作為材料?？梢哉f探針是原子力顯微鏡Z為關(guān)鍵的部件。

針尖和物體表面之間的作用力是十分微弱的，該如何有效測量它的大小呢?

由于針尖和懸臂是連在一起的，針尖受到的力會導(dǎo)致懸臂發(fā)生彎曲，受力越大，懸臂彎曲的越厲害。這樣，通過測量懸臂彎曲的程度，我們就可以知道針尖與物體表面之間的作用力的大小。但是懸臂由于受力而發(fā)生的彎曲依然很小，直接測量這么小的程度的彎曲并不現(xiàn)實(shí)。

AFM原子力顯微鏡的fa明者巧妙地解決了這個難題。他們將一束激光投射到懸臂的上表面，激光被懸臂反射后又被檢測器接收。當(dāng)懸臂沒有受力時，可以調(diào)節(jié)激光的位置使得反射之后的激光光束恰好到達(dá)檢測器的ZX并保持入射激光光束的位置不變。一旦懸臂由于受力而發(fā)生彎曲，經(jīng)懸臂反射到達(dá)檢測器的激光必然會偏離檢測器的ZX。通過激光束的反射，懸臂的彎曲程度可以被放大1000倍，這樣我們就能夠準(zhǔn)確地測量出懸臂的彎曲程度。

我們可以再給針尖-懸臂-激光光束的wan美組合配上一部精確控制的馬達(dá)，使得探針能夠以非常小的尺度在物體表面上移動，再加上必要的計(jì)算機(jī)軟件輔助，我們就能夠準(zhǔn)確地探測到物體表面的微觀結(jié)構(gòu)。