原子力顯微鏡

原子力顯微鏡 （ Atomic Force Microscope ， 簡稱AFM ） ， 也稱掃描力顯微鏡 （ Scanning Force Microscope ， SFM ） 是一種納米級高分辨的掃描探針顯微鏡 ， 優於光學衍射極限1000倍 。 原子力顯微鏡的前身是掃描隧道顯微鏡 ， 是由IBM蘇黎士研究實驗室的 ， 格爾德 · 賓寧和 在1986年在掃描隧道顯微鏡 （ STM ， Scanning Tunnelling Microscope ） 的基礎上設計而來 。 格爾德 · 賓寧 、 魁特 （ Calvin Quate ） 和格勃 （ Gerber ） 於1986年發明第一臺原子力顯微鏡 ， 而第一臺商業化原子力顯微鏡於1989年生產的 。 AFM是在納米尺度操作材料 ， 及其成像和測量最重要的工具 。 信息是通過微懸臂感受和懸臂上尖細探針的表面的 “ 感覺 ” 來收集的 ， 而壓電元件可以控制樣品或掃描器非常精確的微小移動 ， 用導電懸臂 （ cantilever ） 和導電原子力顯微鏡附件則可以測量樣品的電流偏壓 ； 更高級的儀器則可以測試探針上的電流來測試樣品的電導率或下表面的電子的移動 ， 不過這種測試是非常艱難的 ， 只有個別實驗室報道了一致的數據 。 利用微懸臂感受和放大懸臂上尖細探針與受測樣品原子之間的作用力 ， 從而達到檢測的目的 ， 具有原子級的分辨率 。 由於原子力顯微鏡既可以觀察導體 ， 也可以觀察非導體 ， 從而彌補了掃描隧道顯微鏡的不足 。 原子力顯微鏡是由IBM公司蘇黎世研究中心的格爾德 · 賓寧與斯坦福大學的Calvin Quate於一九八五年所發明的 ， 其目的是爲了使非導體也可以採用類似掃描探針顯微鏡 （ SPM ） 的觀測方法 。 原子力顯微鏡 （ AFM ） 與掃描隧道顯微鏡 （ STM ） 最大的差別在於並非利用電子穿隧效應 ， 而是檢測原子之間的接觸 ， 原子鍵合 ， 范德瓦耳斯力或卡西米爾效應等來呈現樣品的表面特性 。