原子力顯微鏡在納米教學中的應(yīng)用分析
納米技術(shù)作為當前發(fā)展最迅速、研究最廣泛、投入最多的科學技術(shù)之一，被譽為21世紀的科學，并且和生物工程一起被認為是未來科技的兩大重要前沿。從納米技術(shù)的發(fā)展來看，激光干涉納米光刻技術(shù)、納米加工、納米測量技術(shù)，以及納米制造等，都有著不可忽視的地位和作用。
原子力顯微鏡（atomicforcemicroscope，簡稱AFM）是納米技術(shù)研究中最常用也是最基礎(chǔ)的一個儀器。它是利用微懸臂感受和放大懸臂上探針與受測樣品原子之間的作用力，從而達到檢測的目的，具有原子級的分辨率[1]。隨著人們對納米技術(shù)的深入研究以及對AFM的不斷開發(fā)，使原子力顯微鏡不僅僅具有檢測的功能，還可以實現(xiàn)對樣品的“推”、“拉”、“刻劃”、“切割”、“搬運”等功能，增大了AFM的使用范圍。其優(yōu)勢在于操作過程不受環(huán)境影響，既可以在大氣環(huán)境下工作，也可以在液相下工作。這對人們在生物醫(yī)學等方面的研究工作，帶來了便利。
對于納米技術(shù)相關(guān)課程的基礎(chǔ)教學而言，AFM是學生們感知納米量級，實現(xiàn)簡單操作的最直接的方式之一。因此，本論文針對AFM的特點及納米技術(shù)相關(guān)教學的知識點，將AFM工作原理及實際掃描、操作后得到的圖片引入到課堂中進行輔助教學，取得了一定的效果，提升了學生們的學習興趣。
針對納米測量所涉及的兩個重要領(lǐng)域：納米長度測量和納米級的表面輪廓測量。列舉了AFM掃描的利用多光束激光干涉光刻制備單晶硅形貌圖。
觀測者不但可以直接看到被測樣品的表面形貌，還可以通過AFM二維圖像形成相應(yīng)的三維像，從而獲得樣品表面結(jié)構(gòu)的深度，大小以及長度等重要信息參數(shù)。
通過AFM對原子的操作及樣品形貌的掃描，可以讓學生更為直觀的了解AFM以及納米技術(shù)的相關(guān)概念及原理。同時，清晰的掃描圖像可以進一步促進學生對納米技術(shù)相關(guān)教學課程內(nèi)容的理解。
教學型原子力顯微鏡FM-Nanoview 800(T-AFM)
◆ 小型化及可拆卸化設(shè)計，方便攜帶及教學；
◆ 激光檢測頭和樣品掃描臺集成一體，穩(wěn)定可靠；
◆ 精密激光及探針定位裝置，更換探針及調(diào)節(jié)光斑簡單方便；
◆ 單軸驅(qū)動樣品自動垂直接近探針，準確定位掃描區(qū)域，使針尖垂直于樣品掃描；
◆ 馬達控制加壓電陶瓷自動探測的智能進針方式，保護探針及樣品；
◆ 4X物鏡光學定位，無需調(diào)焦，實時觀測與定位探針樣品掃描區(qū)域；
◆ 彈簧懸掛式防震方式，簡單實用，防震效果好；
◆ 集成掃描器硬件非線性校正用戶編輯器，納米表征和測量精度優(yōu)于98%。
蘇州飛時曼精密儀器有限公司成立于2013年，坐落在美麗的蘇州高新區(qū)科技城，是一家起點高、前瞻性強的研發(fā)和制造型高科技企業(yè)。公司的核心研究方向為光、機、電、算一體化的微納米檢測設(shè)備、先進的醫(yī)療儀器。飛時曼作為國內(nèi)自主品牌、原子力顯微鏡廠家，其主要產(chǎn)品有：原子力顯微鏡系列（多模式原子力顯微鏡 FM-Nanoview1000AFM、一體式原子力顯微鏡 FM-Nanoview6800AFM、拉曼原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewRa-AFM、光學原子力顯微鏡一體機 FM-NanoviewOp-AFM、教學型原子力顯微鏡 FM-Nanoview T-AFM、教學型掃描隧道顯微鏡 FM-NanoviewT-STM、工業(yè)型原子力顯微鏡 FM-NanoviewLS-AFM、拉曼光譜儀RM5000、拉曼光譜儀RM8000、拉曼光譜儀RM9000）。2015年，公司獲得江蘇省高新技術(shù)企業(yè)認證，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)30多項，研發(fā)的多款產(chǎn)品被評為高新技術(shù)產(chǎn)品，并通過CE、ISO9001、SGS認證。