Principes fondamentaux de l'AFM et importance des surfaces métalliques

Que pouvons-nous utiliser pour sonder les surfaces d'un échantillon au-delà de la lumière visible ? Les faisceaux d'électrons sont idéaux pour obtenir des grossissements de plusieurs ordres de grandeur supérieurs à ceux de la microscopie optique. Mais lorsqu'il s'agit de résolutions de l'ordre du nanomètre (nm) et du sous-nm, le pouvoir de résolution n'est pas le dernier mot. Cela s'explique en partie par le fait que les chercheurs ont l'embarras du choix en ce qui concerne les solutions d'imagerie à l'échelle moléculaire.

Supposons que vous souhaitiez évaluer les propriétés morphologiques et topographiques d'une surface métallique. La microscopie électronique peut fournir des informations détaillées sur la structure des phases, la taille des grains, etc. La microscopie à sonde à balayage (SPM) permet quant à elle de mieux comprendre les structures de surface tridimensionnelles, même si votre surface métallique est topographiquement uniforme à l'échelle nanométrique. Quelle technique choisir ?

Aujourd'hui, les faisceaux d'électrons et les sondes à balayage physique sont souvent utilisés en tandem pour une analyse complète de l'échantillon, ce qui vous évite de devoir faire un choix.

AFM : les bases

La microscopie à force atomique (AFM) est potentiellement la méthode microscopique la plus populaire basée sur la technologie des sondes à balayage. Elle complète la microscopie électronique à balayage ou à transmission (SEM/TEM) en résolvant les variations topographiques les plus subtiles des surfaces très lisses. En outre, l'AFM permet d'étudier toute une série de qualités de composition telles que l'adhésivité, l'élasticité, le magnétisme, la rigidité, etc. Cela nécessite l'utilisation de pointes de sonde spécialisées et de substrats conçus avec précision qui favorisent des rapports signal/bruit élevés.

Voici un exemple rapide : L'AFM a été identifiée comme une méthode utile pour évaluer la qualité de l'impression de monocouches auto-assemblées (SAM) sur des surfaces métalliques fonctionnalisées. Ces molécules organiques uniques s'assemblent spontanément sur les surfaces par adsorption sur la base d'interactions intermoléculaires et moléculaires entre le substrat et la molécule. L'AFM peut ensuite évaluer les paramètres d'impression et détecter les erreurs de motif à une molécule près. Toutefois, ce niveau exceptionnel de précision nécessite des substrats ultraplats, généralement des surfaces métalliques comme l'or.

Surfaces métalliques décapées

Dans le contexte de l'AFM, plat signifie topographiquement uniforme à l'échelle atomique. Cette qualité n'est pas facile à obtenir par des méthodes de fabrication conventionnelles telles que l'épitaxie ou le recuit à la flamme. Bien qu'elles permettent d'obtenir un niveau de planéité décent, celui-ci est limité à des paillettes dont la surface ne dépasse pas deux micromètres (µm²), ce qui représente un substrat de taille prohibitive. La plupart des applications nécessitent des surfaces métalliques plus grandes.

Le décapage de gabarit est une nouvelle technique utilisée pour reproduire la planéité naturelle du verre mica ou de la silice polie sur une surface métallique comme l'or. Il s'agit de déposer un intermédiaire adhésif sur une puce de verre/silicium et de recouvrir le gabarit d'une fine couche d'or uniforme. L'uniformité à l'échelle de l'angström des substrats sous-jacents se répercute sur la surface métallique, ce qui permet d'obtenir un substrat d'or hautement fonctionnel avec des topographies de conception immaculées.

Cela permet aux chercheurs d'atteindre la résolution ultra-haute nécessaire pour caractériser les matériaux à l'échelle atomique avec une interférence négligeable des inhomogénéités du substrat ou des interactions indésirables entre la surface et les pointes. Au-delà de l'évaluation des SAM, sans modèle Les surfaces métalliques se sont révélées idéales pour l'imagerie des molécules uniques, l'origami d'ADN, la caractérisation des matériaux en 2D, etc.

Intéressé par l'utilisation d'or dépouillé dans votre flux de travail AFM ? Contact un membre de l'équipe de Platypus Technologies dès aujourd'hui pour obtenir les spécifications et les caractéristiques complètes de la conception.