ATOMİK KUVVET MİKROSKOPLARI (AFM)

Bu konu başlığına geldiğinize göre atomik kuvvet mikroskobunu ya da daha yaygın adıyla AFM’yi daha önce duydunuz. Peki nedir bu atomik kuvvet mikroskobu ve neden daha çok AFM olarak anılır? Nasıl çalışır ve neden böyle bir teknolojiye ihtiyacımız var?

Atomik kuvvet mikroskobu adını çalışma prensibinden almaktadır. Çok sivriltilmiş bir uca sahip bir iğnemiz olduğunu düşünün. Bu iğnenin sonunda tek bir atom olacaktır. Bu atomu herhangi bir yüzeye yeterince yaklaştırırsanız, yüzeyde iğne ucuna en yakın atom ile uçtaki atom arasında atomik kuvvetler eki etmeye başlar. Bunlar Van der Waals, Culomb vb kuvvetlerdir. Bu kuvvetler çok küçük olmakla beraber atomik kuvvet mikroskobunun mekanizması bu kuvvetleri

Atomik kuvvet mikroskobunun ucu

ölçebilmektedir. İşte bu ölçüm sayesinde yüzey algılanabilmektedir. Atomik kuvvet mikroskoplarının görüntü alması bu algılamaya, dolayısıyla atomik kuvvetleri ölçmeye dayalı olduğu için atomik kuvvet mikroskobu adını almıştır. Peki ya AFM? İşte o da aynı sözlerin İngilizce yazılışının kısaltmasıdır; atomic force microscope (AFM).

Atomik Kuvvet Mikroskobu Nasıl çalışır?

Yukarıda da kısaca değindiğimiz üzere atomik kuvvet mikroskopları, atomik kuvvetlerden yola çıkarak yüzeyi algılayan bir algılama mekanizmasından, tarama yapan hassas bir mekanizmadan ve bütün bu tarama ve algılama işlerini yöneten dijital bileşenlerden oluşmaktadır. Adım adım açıklamak gerekirse:

• Sivri uca sahip yapı (cantilever veya sensör) görüntülenecek yüzeye hassas bir şekilde yaklaştırılır. Algılanmak istenen kuvvet seviyesi önceden belirlenmiştir. Bu seviyeye ulaşıldığında yaklaşma işlemi durdurulur.
• Geri besleme devresi adındaki elektronik mekanizma önceden ayarlanmış kuvvet seviyesini sabit tutmaya çalışmaktadır. Bu gerçek zamanlı (canlı) bir mekanizmadır. Eğer uç bir sebepten yüzeyden uzaklaşırsa mekanizma iğneyi yüzeye doğru iterek tekrar aynı kuvveti elde etmeye çalışacaktır. Tersi de doğrudur. Yani bir sebepten yüzey uca fazla yaklaşırsa bu defa iğne geri çekilerek yüzeyle arasındaki kuvveti (dolayısıyla mesafeyi) sabit tutmaya çalışacaktır.
• Geri besleme devresi mesafeyi sabit tutmaya çalışırken tarama mekanizması da yüzeyi belli bir alanı kapsayacak şekilde satır satır tarar.

• Bu tarama sırasında geri besleme devresinin iğneyi hangi pozisyona aldığı kaydedilir.
• Kaydedilen bu pozisyonlar bilgisayar yazılımı sayesinde 3 boyutlu yüzey görüntüsüne çevrilir.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Ne İşe Yarar?

Sorduğunuzu duyar gibiyim. Neden bildiğimiz mikroskoplarla yüzeyi incelemiyoruz? Neden bu kadar zahmete katlanıyoruz? Hepimizin bildiği mikroskoplar ışığa dayalı optik düzeneklerdir. Ancak ışığın çözme gücü 200 nm ile sınırlıdır. Yani bir optik mikroskopla nesneleri defalarca büyütebilirsiniz. Ancak 200 nm sınırından sonra daha fazla ayrıntı görülemeyecektir. Bu, ışığın doğasından gelen bir durumdur ve buna teknolojik bir çözüm bulmak mümkün değil.

Günümüzde bilimin ve teknolojinin ihtiyaç duyduğu görüntüleme boyutu birkaç nanometreye

Bilgisayarlarımızda kullanılan işlemcilerin en küçük yapıları olan transistörler 22 nm boyutuna kadar küçülmüştür.

kadar düşmüştür. Bu boyutlarda görüntü elde etmenin yolu atomik kuvvet mikroskoplarıdır. Tabi bir de elektron mikroskopları var. Ancak elektron mikroskopları bu yazının konusu olmadığından fazla girmeyeceğim.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Fiyatları Nedir?

Herşey güzel. 3 boyutlu olarak yüksek çözünürlüklü görüntü alabiliyoruz. Peki atomik kuvvet mikroskobunun fiyatı nedir? Nerden alabilirim?

Bu soruya verilebilecek cevap biraz karmaşıktır. Atomik kuvvet mikroskoplarının 1 milyon dolara kadar olan modelleri vardır. Diğer tarafta orta seviye bir atomik kuvvet mikroskobu 150 bin ile 200 bin dolar arasında bir fiyata sahiptir. Türkiye’de geliştirilen bir atomik kuvvet mikroskobu ise düşük maliyete karşılık yüksek performans vaat ediyor. Asensis firmasının geliştirdiği atomik kuvvet mikroskobu bilinen diğer teknolojilerden farklı olarak kuvars kristal teknolojisine dayalı bir algılama mekanizmasına sahiptir. Bu cihazın 25 bin dolar seviyesinde bir fiyatı olduğu öğrenildi. Detaylı bilgi için Asesis adresine bakın.

Atomik Kuvvet Mikroskobu Nasıl Seçilir?

Bu yazımıza rağmen hala nasıl bir atomik kuvvet mikrsokobu almanız gerektiğine karar veremediniz mi? Bir çok teknik terim ve yığınla parametre varken nasıl bir tercih yapacaksınız? Aslında bu sorunun pratik bir çözümü var. Size söylenen onca teknik üstünlüğü(!) bir kenara bırakın. Sağlayıcıya bir örnek hazırlayıp gönderin. Bu örneği görüntülemesini isteyin. Bütün sağlayıcılar arasında en çok hangi görüntüyü beğenirseniz o cihazı seçin. Piyasada yapabileceğinden fazlasını vaat eden sağlayıcılar bulunmaktadır. Sonradan pişman olmamak için bu yolu denemekten çekinmeyin. Zaten mikroskobuna güvenen firmaların bundan rahatsızlık duymayacağından emin olabilirsiniz.