原子間力顕微鏡(読み)ゲンシカンリョクケンビキョウ

化学辞典 第2版「原子間力顕微鏡」の解説

原子間力顕微鏡
ゲンシカンリョクケンビキョウ
atomic force microscope

略称AFM.1986年,G. Binnig,C.F. Quateらによって開発された.カンチレバー(たわみを利用してそれにかかる力を測定する)に取り付けた先端が,とがった探針と基板に吸着させた試料などの表面間にはたらく力(ファンデルワールス力のような原子間力)を検出し,探査することにより,試料表面の凸凹を数 nm 程度の空間分解能で観測する.探針を 10-9 N 程度の力で表面に押しつけつつ表面を操作する接触モード,表面に接触させないで,探針を共振させながら表面との間にはたらく引力を測定する非接触モード,および周期的に探針を表面に接触させながら測定するタッピングモードがある.探針表面に化学修飾を行い,水素結合や疎水的相互作用などの化学的相互作用によりはたらく力を測定する方法も開発されている.基板として,原子レベルで平たんな表面を容易につくることができる雲母がよく使われる.検出に関しては,探針の微小ゆがみをレーザー光でとらえながら表面を探る方法や,探針の機械的共振周波数の変化を測定する方法などがある.探針,探針の変位検出機構,フィードバック制御システム,試料をxyz軸方向に走査するスキャナー,およびこれらを制御するコンピューターから構成されている.[別用語参照]走査型トンネル顕微鏡

出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報

日本大百科全書(ニッポニカ)「原子間力顕微鏡」の解説

原子間力顕微鏡
げんしかんりょくけんびきょう
atomic force microscope

走査型プローブ顕微鏡(scanning probe microscope:SPM)の一種。略称AFM。1986年にIBMなどの科学者によって開発された。試料とプローブである探針との原子間に働く力を検出しながら、試料を走査して原子レベルの画像を得る。原子間に働く力(原子間力)はすべての物質間でみられるため、試料と探針間で流れるトンネル電流が必要な走査型トンネル顕微鏡では使えない絶縁体でも利用できる利点がある。同様に走査型電子顕微鏡は、試料に導電性コーティングの前処理や装置の内部を真空にしないと使えないが、原子間力顕微鏡ではその必要がなく、大気中もしくは液体中の生体試料などを観測できる利点もある。

 測定方法は探針を取り付けたカンチレバー(片持ち梁)を試料に沿ってなぞりながら表面の凹凸を走査する。走査中に試料表面と一定の間隔を保ちながらカンチレバーの上下の変位を測定することにより、表面の形状を画像化する。試料と探針との間隔変位(たわみ信号)をレーザー光てこで計測する方法やカンチレバーを振動させながら試料との間の原子間力を計測する方法がある。

[山本将史 2022年2月18日]

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典「原子間力顕微鏡」の解説

原子間力顕微鏡
げんしかんりょくけんびきょう
Atomic Force Microscope; AFM

原子の間の反発力または引力 (原子間力) を利用して,物質表面の原子1個単位の凹凸を3次元画像化する測定装置。鋭く尖らせた金属針を試料表面に近づけると原子間力が生じるが,この力が一定になるよう金属針の位置を制御しながら走査すれば,針の位置の変化から,試料表面の原子1個ずつの並び方がわかる。やはり原子単位の測定ができる走査トンネル顕微鏡 (STM) は針と試料の間を流れる電流を利用するのに対し,AFMは絶縁膜表面の凹凸を測定できるため,LSIプロセスDNA,有機分子など広い分野で利用できるのが特徴。

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デジタル大辞泉「原子間力顕微鏡」の解説

げんしかんりょく‐けんびきょう〔‐ケンビキヤウ〕【原子間力顕微鏡】

走査型プローブ顕微鏡の一。鋭くとがった探針(プローブ)を試料表面に近づけたり接触させたりして、それらの原子間にはたらく力を利用し、原子レベルで試料表面の立体構造を観察する顕微鏡。走査型トンネル顕微鏡と異なり、絶縁性の試料でも観察できる。1985年、走査型トンネル顕微鏡を発明したドイツのG=ビーニッヒにより開発された。AFM(atomic force microscope)。

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