AFM全稱Atomic Force Microscope，也就是原子力顯微鏡，它是繼掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope）之后發(fā)明的一款具有原子級高分辨的新型儀器，能夠在大氣還有液體環(huán)境下對各種材料以及樣品進行納米區(qū)域的物理性質包括形貌進行探測，或者直接進行納米操縱；目前已經廣泛應用于半導體領域、納米功能材料領域、生物領域、化工領域、食品領域、醫(yī)藥研究領域以及科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域當中，成為納米科學研究的基本工具。

　　概述AFM原子力顯微鏡：

　　AFM原子力顯微鏡是由G.Binning在STM的基礎上于一九八六年發(fā)明的表面觀測儀器。

　　AFM=Atomic Force Microscope（原子力顯微鏡）。原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡相比，因此可以觀測非導電樣品，所以具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究還有工業(yè)界廣泛運用的掃描力顯微鏡（Scanning Force Microscope），它的基礎就是原子力顯微鏡。

　　AFM原子力顯微鏡的原理：

　　當原子間距離減小到一定程度之后，原子間的作用力會快速上升。所以，由顯微探針受力的大小就能夠直接換算出樣品表面的高度，隨之獲取樣品表面形貌的信息。

適用領域

    原子力顯微鏡，可以在大氣和液體環(huán)境下對各種材料和樣品進行納米區(qū)域的物理性質包括形貌進行探測，或者直接進行納米操縱。廣泛應用于半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫(yī)藥研究和科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域中。

樣品要求

1)薄膜樣品：直徑小于12 mm，高度小于3 mm，要求樣品上下表面平整，高低起伏小于1μm，如尺寸超過范圍需收取相應加工費 2)液體樣品：請配好膠體溶液，保證樣品均勻分散，要求無沉積，溶液澄清透明。樣品如需超聲或稀釋請事先說明，稀釋請?zhí)峁┫鄳娜軇ㄈルx子水除外），并說明稀釋倍數。液體樣品一般涂到新鮮解離的云母片上，如樣品在云母片上吸附不好，請客戶自行將樣品涂到其他底材上（如硅片）進行測樣； 3)固體粉末樣品：由于AFM是盲掃，對樣品的分散性要求非常高，因此最好是以液體的形式進行測試。固體粉末樣品一般只適合溶解性或分散性較好的樣品，通常提供不超過30 min的超聲預處理，溶劑由客戶提供（去離子水除外），并由客戶提供詳細的制樣條件 4)生物樣品：蛋白、細胞及DNA等樣品，請?zhí)峁┰敿毜闹茦舆^程，由于溶液中含有鹽，因此請調好濃度，減少鹽對測試結果的影響 5)由于樣品分布的不均勻性，請客戶提供樣品的SEM或TEM圖，或者提供參考文獻中AFM的效果圖，以提高結果的準確性 備注：請客戶提供樣品的成分信息，如樣品具有腐蝕性、傳染性等危害，請在寄樣前確認能否測量，并提供相應的防護措施

測試儀器

    儀器名稱    原子力顯微鏡
    儀器型號    Bruker Dimension Icon
    儀器廠家    美國Bruer
    關鍵字    AFM、原子力

先進的布魯克AFM的模式和技術，如高次諧波共振模式，和獨有的不失真高溫成像技術--采用對針jian和樣品同時加熱的方法，zui da減少針jian和樣品之間的溫差，避免造成成像失真。

 

AFM的應用實例：

（1）表征液體中生物樣品

鏈球菌素的結構研究：a)，溶血素被標域的晶體結構；b）,一種具有原子結構孔隙低聚物微結構的低溫電子顯微鏡圖的截面圖；c),在水溶液中測得的具有(b)結構模型孔隙的AFM 3D表面形貌d),c)的高度剖面圖

（2）生物樣本的自組裝過程觀察

產氣莢膜梭菌的膽固醇結合細胞溶素從孔隙形成前到孔隙組裝一起的轉變。（a-c） 膽固醇衣片密集群同一區(qū)域的AFM序列圖片；（d,e）是組裝前后更大放大倍數的AFM圖

（3）表征納米力學性質

AFM測量細胞剛度的模型：(a)在液體環(huán)境中測細胞的壓縮應變;(b)AFM的力-壓痕曲線可測量細胞彈性（黃線）和附著力（藍線）；(c)應力和應變弛豫曲線研究與時間相關的細胞行為；(d)功能化的原子力顯微鏡針尖常用作單細胞相互作用實驗；(e)球形針尖或對原子力顯微鏡懸臂做物理修改可用于測量力的分布。

（4）薄膜材料的表面形貌

(a) 一種基于電荷注入機制的電式納米裝置的示意圖; (b)CNP2-P樣品（Vet=3V，electro-typing）2×2µm2區(qū)域的輸出圖像，對應于譜線圖f中的黑色曲線；(c) electro-typing 30分鐘后的4×4µm2區(qū)域輸出圖像（VR=3V，Read-out），對應譜線圖f中的紅色曲線；(d)electro-typing 360分鐘后的4×4µm2區(qū)域輸出圖像（VR=3V，Read-out）；(e)相同區(qū)域無electro-typing的輸出圖片，對應譜線圖f中的粉紅色曲線；(f)所有掃描圖像對應的譜線圖。

（5）不同條件下菱鐵礦的表面研究

AFM峰值力輕敲模式下菱鐵礦(Ⅰ)和吸附著油酸鹽的菱鐵礦(Ⅱ)圖像:(a) 2D高度像；(b)3D高度像；(c)峰值力誤差信號像

（6）大氣環(huán)境下結腸癌細胞形態(tài)學（高度、長度、寬度和粗糙度）表征

經富勒醇培養(yǎng)48小時的單核和多核SW480結腸癌細胞的AFM像：(a-c)對照組SW480細胞結構；(d)單核SW480細胞的3D結構；(e，f）多核SW480細胞的3D結構。