Mikroskop sił atomowych (ang. atomic force microscope, AFM) – mikroskop, dzięki któremu możemy uzyskać obraz ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu. Sonda skanująca (patrz schemat poniżej), dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, linia po linii przemiata powierzchnię materiału tworząc jej obraz (model takiego mikroskopu przedstawiony jest na filmie poniżej). Mikroskop ten skonstruowali po raz pierwszy Gerd Binnig, Calvin F. Quate i Christoph Gerber. W 1986 roku za prace związane z konstrukcją tego mikroskopu została przyznana Nagroda Nobla z fizyki (kliknij, żeby poczytać o tym więcej).

Model mikroskopu sił atomowych skonstruowany w IF UMK

Schemat mikroskopu sił atomowych (AFM) z optyczną detekcją ugięcia mikrobelki


Obraz uzyskany za pomocą AFM: powierzchnia DVD

Atom wodoru ma w przybliżeniu średnicę około 1·10^-10 m; czasem jednostkę 10^-10 m nazywamy angstromem (1 Å). Również atomy cięższych pierwiastków mają „rozmiary” między 1 Å a 2 Å. Na szerokość ścieżki na płycie CD (około 1μm) składa się dziesięć tysięcy atomów. Atomy, mimo że chemicznie podstawowe składniki materii, nie są wcale takie małe. Możemy je obserwować właśnie za pomocą mikroskopu sił atomowych.

Powierzchnia grafitu i krzemu obserwowane za pomocą mikroskopu sił atomowych

W odmianie mikroskopu ATM, tak zwanym STM (Scanning tunelling microscope) mierzony jest prąd przepływający do sondy poruszającej się w pobliżu powierzchni próbki. Przepływający prąd wynika z mechaniki kwantowej: sonda nie dotyka próbki a przepływ ładunków elektrycznych między sondą a powierzchnią próbki jest wynikiem efektu tunelowego – przejściem elektronów poprzez (wąską) barierę potencjału.

Zob. G. Karwasz, Rozpraszanie kwantowe