Comparaison des trois modes de fonctionnement du principe de fonctionnement AFM du microscope
contact
En mode contact, la pointe est toujours en contact léger avec l'échantillon, balayant en mode hauteur constante ou force constante. Pendant le balayage, la pointe glisse sur la surface de l'échantillon. En règle générale, le mode contact produit des images stables à haute résolution.
En mode contact, si l'échantillon mou est scanné, la surface de l'échantillon peut être endommagée en raison du contact direct avec la pointe de l'aiguille. Si la force entre l'échantillon et la pointe est affaiblie pendant le balayage pour protéger l'échantillon, l'image peut être déformée ou des artefacts peuvent être obtenus. Dans le même temps, l'action capillaire de la surface réduira également la résolution. Par conséquent, le mode contact n'est généralement pas adapté à l'étude de macromolécules biologiques, d'échantillons à faible module d'élasticité et d'échantillons faciles à déplacer et à déformer.
mode sans contact
En mode sans contact, la pointe vibre au-dessus de la surface de l'échantillon, jamais en contact avec l'échantillon, et le moniteur de sonde détecte les forces à longue portée non destructives telles que van der Waals et les forces électrostatiques sur l'échantillon imagé. Bien que ce mode augmente la sensibilité du microscope, lorsque la distance entre la pointe de l'aiguille et l'échantillon est longue, la résolution est inférieure à celle du mode contact et du mode robinet, et l'imagerie est instable et l'opération est relativement difficile. L'imagerie en milieu liquide a relativement peu d'applications en biologie.
mode robinet
En mode tapotement, le porte-à-faux est forcé de vibrer près de sa fréquence de résonance, et la pointe oscillante tapote doucement la surface de l'échantillon, établissant un contact intermittent avec l'échantillon, il est donc également appelé mode de contact intermittent. Grâce au mode de tapotement, il est possible d'éviter que la pointe ne colle à l'échantillon, et il n'y a presque aucun dommage à l'échantillon pendant le balayage. Lorsque la pointe du mode de taraudage touche la surface, elle peut surmonter la force d'adhérence entre la pointe et l'échantillon en fournissant une amplitude suffisante de la pointe. Dans le même temps, comme la force agissante est verticale, le matériau de surface est moins affecté par les forces de frottement latéral, de compression et de cisaillement. Un autre avantage du mode taraudage par rapport au mode sans contact est la plage de travail large et linéaire, ce qui rend le système de rétroaction verticale très stable et reproductible pour les mesures d'échantillons.
le
Le mode de tapotement AFM est réalisable dans les environnements atmosphériques et liquides. Dans l'environnement atmosphérique, lorsque la pointe de l'aiguille n'est pas en contact avec l'échantillon, le microcantilever oscille librement avec l'amplitude maximale ; lorsque la pointe de l'aiguille est en contact avec la surface de l'échantillon, bien que la feuille de céramique piézoélectrique excite le microcantilever pour qu'il oscille avec la même énergie, l'encombrement stérique fait que le microcantilever L'amplitude du cantilever diminue, le système de rétroaction contrôle l'amplitude du cantilever pour être constant, et la pointe de l'aiguille suit les hauts et les bas de la surface de l'échantillon pour se déplacer de haut en bas pour obtenir les informations de forme. Le mode de taraudage convient également au fonctionnement dans un liquide, et en raison de l'effet d'amortissement du liquide, la force de cisaillement entre la pointe de l'aiguille et l'échantillon est plus petite, et les dommages à l'échantillon sont plus petits, de sorte que l'imagerie du mode de taraudage dans le liquide peut être effectué sur des échantillons biologiques actifs Tests sur site, suivi sur site des réactions en solution, etc.
mode de force latérale
La microscopie à force latérale (LFM) fonctionne de manière similaire à l'AFM en mode contact. Lorsque le micro-porte-à-faux balaye au-dessus de l'échantillon, en raison de l'interaction entre la pointe et la surface de l'échantillon, le porte-à-faux oscille et il existe à peu près deux directions de déformation : verticale et horizontale. D'une manière générale, le changement dans la direction verticale détecté par le détecteur de position laser reflète la forme de la surface de l'échantillon, et le changement du signal détecté dans la direction horizontale, en raison des différentes propriétés matérielles de la surface du matériau, le coefficient de frottement est aussi différent. différent, donc dans le processus de numérisation, les degrés de distorsion gauche et droite du microcantilever sont également différents. Le degré de flexion en torsion du porte-à-faux augmente ou diminue à mesure que les propriétés de frottement de la surface changent (l'augmentation du frottement entraîne une plus grande torsion). Un détecteur laser mesure et enregistre séparément les données de topographie et de force latérale en temps réel. Habituellement, non seulement les différents composants de la surface de l'échantillon peuvent entraîner la distorsion du micro-porte-à-faux, mais également le changement de la morphologie de surface de l'échantillon peut également provoquer la distorsion du micro-porte-à-faux, comme le montre la figure ci-dessous. . Afin de faire la distinction entre les deux, les images LFM et les images AFM doivent généralement être acquises simultanément. Selon la cause de la distorsion du porte-à-faux, le LFM peut généralement être utilisé pour obtenir des images de composition et des "images améliorées par les bords" de la surface du matériau.
