納米科學:納米線作為新型原子力顯微鏡的傳感器!

納米科學：納米線作為新型原子力顯微鏡的傳感器！

納米線是非常微小的絲狀晶體，它是由各種材料分子構建的，現在由於它們的特殊性質而被世界各地的科學家們非常積極地研究。

導線通常具有100納米的直徑，因此僅具有毛髮厚度的約千分之一。由於這個微小的尺寸，與它們的體積相比，它們具有非常大的表面。這一事實，它們的小質量和無瑕疵的晶格使它們在各種納米級傳感應用中非常具有吸引力，包括作為生物和化學樣品的傳感器，以及作為壓力或電荷傳感器。

來自瑞士納米科學研究所（SNI）的Argovia教授Martino Poggio和巴塞爾大學物理系現已證明納米線也可用作原子力顯微鏡中的力傳感器。基於它們的特殊機械特性，納米線沿著兩個垂直軸以幾乎相同的頻率振動。當它們被集成到AFM中時，研究人員可以測量由不同力引起的垂直振動的變化。基本上，他們使用納米線像微小的機械羅盤，指出周圍力的方向和大小。

來自巴塞爾的科學家描述了他們如何使用納米線傳感器對圖案化的樣品表面進行成像。他們與來自生長納米線的EPF洛桑的同事一起，利用納米線「羅盤」將二維力場映射到樣品表面上方。作為原理驗證，他們還繪製出由微小電極產生的測試力場。

該實驗中最具挑戰性的技術方面是實現了一種裝置，該裝置可以同時掃描表面上方的納米線並沿兩個垂直方向監測其振動。通過他們的研究，科學家們展示了一種新型AFM，可以進一步擴展該技術的眾多應用。

30年前AFM的發展很榮幸於今年9月開始授予Kavli-Prize獎。SNI教授Christoph Gerber和巴塞爾大學物理系是獲獎者之一，他們在不同領域廣泛使用AFM，包括固態物理，材料科學，生物學和醫學。

各種不同類型的AFM通常使用由結晶Si作為機械傳感器製成的懸臂來進行。「轉向更小的納米線傳感器現在可以進一步改進已經非常成功的技術」，Martino Poggio評論了他的方法。