Sonde per microscopia a forza atomica completamente elettriche

La microscopia a forza atomica (AFM, atomic force microscopy) può essere utilizzata per misurare le proprietà fisiche dei materiali con risoluzione su nanoscala. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno migliorato sia la risoluzione che la velocità dei sistemi di AFM, aprendo le porte a una vasta gamma di applicazioni.

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Le attuali applicazioni AFM vanno dalle immagini di campioni biologici, virus e DNA, alla valutazione dell’orientamento atomico di polimeri e cristalli. La AFM è in grado di catturare le caratteristiche di oggetti e superfici fino a frazioni di nanometro. I minuscoli segnali generati dalle lievi interazioni relative a un cantilever dotato di una punta affilata che passa sopra la superficie di un campione, necessitano di una gestione accurata e un intenso ingrandimento. Con il finanziamento dell’UE relativo al progetto FALCON (Fast all-electric cantilever for bio-applications), un consorzio internazionale ha cercato di aumentare la velocità della AFM ed estendere la sua fruibilità. L’iniziativa ha riprogettato componenti elettro-ottici e ha lanciato sul mercato un cantilever completamente elettrico. Utilizzando resistenze nano-granulari a effetto tunnel (nano-granular tunnelling resistors, NTR), realizzate con una tecnica di scrittura diretta senza maschera, la nuova tecnologia promette di superare i limiti del rilevamento ottico. In particolare, il progetto FALCON ha stabilito un ciclo di produzione veloce e conveniente per l’integrazione di sensori NTR nel cantilever, a livello di wafer. Il team ha condotto numerosi test per verificare le prestazioni del cantilever a base di NTR e assicurare che i processi su larga scala offrano lo stesso prodotto di qualità ottenuto dalle prove di laboratorio iniziali. Inoltre, lo sviluppo di un modulo di aggiornamento per i sistemi AFM esistenti garantirà che gli utenti AFM non si trovino a dover rottamare costosi sistemi esistenti per investire in qualcosa di completamente nuovo. La tecnologia FALCON consente un aumento graduale delle prestazioni rispetto ai cantilever convenzionali, i quali si basano sul rilevamento ottico di un fascio laser per misurare la deflessione. Con l’eliminazione della necessità di laser, fornisce anche una maggiore flessibilità di impiego in un’ampia gamma di applicazioni. Per esempio, la combinazione della AFM con altre tecniche di microscopia consentirà una microscopia correlata e aprirà nuove e uniche possibilità di caratterizzazione su scala nanometrica.