原子力显微镜功能

　　原子力显微镜是一种纳米级分辨率的成像技术，通过探针与样品表面接触进行研究。原子力显微镜可以检测很多样品，提供表面研究和生产控制或流程发展的数据，这些都是常规扫描型表面粗糙度仪及电子显微镜所不能提供的。

原子力显微镜的功能

　　1、表面形貌的表征

　　通过检测探针-样品作用力可表征样品表面的三维形貌，这是原子力显微镜Z基本的功能。由于表面的高低起伏状态能够准确地以数值的形式获取，对表面整体图像进行分析可得到样品表面的粗糙度、颗粒度、平均梯度、孔结构和孔径分布等参数;对小范围表面图像分析还可得到表面物质的晶形结构、聚集状态、分子的结构、面积和表面积及体积等;通过一定的软件也可对样品的形貌进行丰富的三维模拟显示如等高线显示法、亮度-高度对应法等，亦可转换不同的视角，让图像更适于人的直观视觉。

　　2、表面物化属性的表征

　　原子力显微镜的一种重要的测量方法是力-距离曲线，它包含了丰富的针尖-样品作用信息。在探针接近甚至压入样品表面又随后离开的过程中，测量并记录探针所受到的力，就得到针尖和样品间的力-距离曲线。

　　通过分析针尖-样品作用力，就能够了解样品表面区域的各种性质如压弹性、粘弹性、硬度等物理属性;若样品表面是有机物或生物分子，还可通过探针与分子的结合拉伸了解物质分子的拉伸弹性、聚集状态或空间构象等物理化学属性;若用蛋白受体或其它生物大分子对探针进行修饰，探针则会具有特定的分子识别功能，从而了解样品表面分子的种类与分布等生物学特性。

　　3、原子力显微镜的功能拓展

　　根据针尖与样品材料的不同及针尖-样品距离的不同，针尖-样品作用力可以是原子间斥力、范德瓦尔斯吸引力、弹性力、粘附力、磁力和静电力以及针尖在扫描时产生的摩擦力。

　　目前，通过控制并检测针尖——样品作用力，原子力显微镜已经发展成为扫描探针显微镜家族，不仅可以高分辨率表征样品表面形貌，还可分析与作用力相应的表面性质。摩擦力显微镜可分析研究材料的摩擦系数;磁力显微镜可研究样品表面的磁畴分布，成为分析磁性材料的强有力工具;利用电力显微镜可分析样品表面电势、薄膜的介电常数和沉积电荷等。另外，原子力显微镜还可对原子和分子进行操纵、修饰和加工，并设计和创造出新的结构和物质。

原子力显微镜的主要应用

　　材料科学领域：原子力显微镜不但可以获得材料表面的3D形貌、表面粗糙度和高度等信息，而且可以获得材料表面物理性质分布的差异，例如摩擦力、阻抗分布、电势分布、介电常数，压电特性、磁学性质等。

　　聚合物科学领域：原子力显微镜可以获得表面的结构以及材料表面物理性质。对样品进行加热，可以研究聚合物的相变过程;结合环境腔，可以研究有机溶剂气氛下聚合物表面结构演变过程，有助于解释聚合物失效机理。

　　半导体工业领域：原子力显微镜可以检测基片表面抛光缺陷、图形化结构、薄膜表面形貌以及定量的表面粗糙度数据和深度信息，同时可以检测表面缺陷(比如电流泄漏、结构缺陷、晶格错位、缺陷密度和传播等)以及表面阻抗、电势分布、介电常数、掺杂浓度等，有利于半导体材料的可靠性、均一性和失效性分析。

　　电化学领域：原子力显微镜可以原位研究电化学的沉积过程，揭示电化学的反应机理;可以原位研究金属腐蚀过程，有助于解决金属腐蚀机理;结合手套箱，可以原位研究锂电池充放电过程，有利于提高电池效率。

　　生命科学领域：原子力显微镜不但可以原位检测溶液下DNA，蛋白，细胞的精细结构，还可以对其进行力学和电学性质的测量，获得生物样品的杨氏模量以及阻抗特性。结合是德科技ZL分子识别技术，可以帮助研究人员快速识别分子级别的相互作用。