Microfoon inspireert nieuwe generatie nanomicroscoop

Naar eigen zeggen heeft het Georgia Institute of Technology de atomaire-krachtmicroscoop (AFM) zo verbeterd dat het scannen aanzienlijk sneller gaat. Bovendien kan het nieuwe apparaat tegelijkertijd de fysieke eigenschappen van het materiaal meten. Het team van Levent Degertekin publiceerde zijn uitvinding in het februarinummer van Review of scientific instruments.

De verbetering zit in de scannende tip. Deze kan worden gemonteerd op commerciële AFM‘s. Om het oppervlak op nanoschaal af te tasten, gebruiken atomaire-krachtmicroscopen een zeer scherpe naald, die meestal aan een hefboom is bevestigd. De materiaaleigenschappen en -vorm bepalen hoever deze arm doorbuigt. Een laser die op het spiegelende oppervlak schijnt, meet de doorbuiging.

De Firat (Force Sensing Integrated Readout and Active Tip), zoals de verbeterde AFM heet, gebruikt een scherpe naald boven op een aluminium membraan van 0,9 micrometer dik en 150 micrometer in doorsnede. De onderzoekers maakten deze structuur via een lithografieproces. Oorspronkelijk ontwierpen ze dit als een optoakoestische sensor. De snelheid van de actuator die de hefboom beweegt, is de beperkende factor in de scansnelheid van een AFM. Bij de Firat is deze actuator geïntegreerd in de structuur. Gecombineerd met de grotere flexibiliteit van het membraan zorgt dit ervoor dat het apparaat gevoeliger trillingen kan waarnemen. De eigenschappen van het oppervlak, zoals de adhesie en de elasticiteit, beïnvloeden deze trillingen. Door de snelle scans kan de Firat bewegende filmpjes van nano-oppervlakken maken.’Ik denk dat deze technologie de huidige AFM uiteindelijk zal vervangen. De potentie is groot. AFM begon als een gereedschap voor topografie en heeft sindsdien aanzienlijk meer toepassingen gekregen‘, aldus Degertekin.