دانلود مقالات ISI درباره میکروسکوپ نیروی اتمی + ترجمه فارسی

میکروسکوپ نیروی اتمی (به انگلیسی: atomic force microscopy) توسط کوئِیْت، بنیگ و گربر اختراع شد. مانند تمام میکروسکوپ‌های پراب پویشی دیگر، میکروسکوپ نیروی اتمی از یک پراب (probe) تیز که بر روی سطح نمونهٔ تحت بررسی حرکت می‌کند، استفاده می‌کند. از اوایل سال 1990 میکروسکوپ‌های پروبی روبشی (Scanning Probe Microscope (SPM)) برای دست‌یابی به قدرت تفکیک‌های مناسب‌تر در حد آنگستروم ابداع شدند. این میکروسکوپ‌ها علاوه بر تصویردهی از سطح مواد قابلیت بررسی خواص سطحی مواد نظیر خواص الکتریکی، مغناطیس و غیره را دارند. مانند خانواده میکروسکوپ‌های الکترونی که شامل دو زیر مجموعه عبوری و روبشی بودند، خانواده میکروسکوپ‌های پروبی روبشی نیز از زیرمجموعه‌هایی تشکیل شده‌اند که همگی آن‌ها به بررسی خواص سطحی مواد از مقیاس اتمی تا میکرونی می‌پردازند. دستگاه‌های این خانواده با استفاده از یک سوزن بسیار تیز از جنس تنگستن، نانولوله‌های کربنی و غیره، سطح را روبش کرده و بسته به نوع دستگاه خواص سطحی مورد نظر را تصویر می‌کنند. مبنای تشکیل تصویر در میکروسکوپ نیروی اتمی، نیروی بین سوزن و سطح نمونه است. در این میکروسکوپ، سطح نمونه با سوزنی تیز به طول 2 میکرومتر و قطر کمتر از 100 آنگستروم روبش می‌شود. سوزن در انتهای یک تیرک (cantilever) به طول 100 تا 200 میکرومتر قرار گرفته است. تیرک را معمولا از موادی می‌سازند که قابلیت ارتجاع بالایی داشته باشد. سر دیگر تیرک به بازوی پیزوالکتریک (پیزوالکتریک به دسته‌ای از مواد گفته می‌شود که در اثر تحریک الکتریکی از خود حرکت مکانیکی نشان می‌دهند و بلعکس. از این مواد در جابه‌جایی‌های بسیار دقیق استفاده می‌شود) متصل شده است. وقتی سوزن روی سطح نمونه کشیده می‌شود به دلیل پستی‌بلندی‌های سطح، نیرویی از طرف سطح به سوزن اعمال و موجب خمش و یا انحراف تیرک می‌شود. این انحرافات نسبت مستقیم با نیروی وارد شده به سوزن دارد. آشکارساز در این میکروسکوپ با اندازه‌گیری این انحرافات در حین روبش سطح، به رایانه این امکان را می‌دهد تا نقشه پستی بلندی‌های سطحی را تولید کند. نحوه آشکارسازی این انحرافات به دلیل ابعاد بسیار کوچک سوزن به سادگی امکان‌پذیر نیست. برای این منظور از پرتو لیزر استفاده می‌شود. بدین ترتیب که دستگاه آشکارساز با تابش پرتو لیزر بر روی سطح پشتی تیرک و ثبت مکان بازتاب آن با استفاده از آشکار ساز حساس به موقعیت، تصویر پستی بلندی‌های سطحی را ایجاد می‌کند. آشکارساز حساس به موقعیت قادر است تا تغییرات را تا اندازه یک نانومتر شناسایی کند. به منظور این که نور لیزر برخوردی به پشت تیرک به خوبی بازتاب شود معمولا پوششی از طلا و یا آلمینیوم روی آن ایجاد می‌کنند. اصول کار میکروسکوپ نیروی اتمی در شکل 2 دیده می‌شود. این میکروسکوپ قادر به بررسی نمونه‌های نارسانا، نیمه‌رسانا و رسانا است. میکروسکوپ های نیروی اتمی که برای اندازه گیری نیروهای عمودی و جانبی، طراحی شده اند، میکروسکوپ های نیروی جانبی (LFM)، یا میکروسکوپهای نیروی اصطکاکی (FFM) نامیده می شوند دسته ای از FFMها از توانایی اندازه گیری نیروهای جانبی در دو جهت متعامد برخوردارند. تعدادی از تحقیقات، طراحی های AFM و FFM را اصلاح کرده و بهبود داده است و این سیستمهای بهبود داده شده، جهت اندازه گیری چسبندگی و اصطکاک و نیروهای پیوندی در سطوح جامد و مایع در مقیاس نانو و میکرو بکار می روند. میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) به عنوان ابزاری بسیار قدرتمند برای تعیین مشخصات سطوح و مواد در مقیاس نانو توسعه یافته است. اثر رامان (پراکندگی غیرکشسان نور) اطلاعات وسیعی درباره ترکیب شیمیایی نمونه، کیفیت ساختار بلوری، جهت گیری بلور، شناسایی نقص یا ناخالصی در بلور و سایر موارد را در اختیار قرار می دهد. تلفیق AFM و رامان، یکی از آخرین روش های جفت شده تصویربرداری و تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی مواد به شمار می رود. امروزه، رامان/ AFM به عنوان ابزار ارزشمندی برای زیست شناسان، شیمی دانان، شرکت های داروسازی، طراحان مواد جدید به خصوص در نانوفناوری مورد استفاده قرار می گیرد تا رابطه بین اطلاعات شیمیایی و خواص فیزیکی نظیر خواص مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی و توزیع فاز مشخص شود.