探索奈米-原子力显微镜简介

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1、探索奈米－原子力顯微鏡簡介奈米到底是什麼？奈米不是我們吃的米，奈米跟公尺一樣，都是『長度』單位。奈米非常小，１奈米＝十億分之一公尺。這樣的尺寸大約只有極小分子或DNA的大小，１奈米大約是2～3個金屬原子、或是10個氫原子排列在一起的寬度，一根頭髮的直徑大約是30,000~50,000奈米。奈米這麼小，我們看不到也摸不到，如果想一睹奈米的盧山真面目，唯一的方法，就只有使用高解析的顯微技術才看得到它了。觀察奈米的方法，主要是使用高解析的顯微鏡。約有以下幾種：一、穿透式電子顯微鏡（TEM）：以電子穿透方式直接觀察影像，可觀察到奈米材料的缺陷以及晶體結構。二、掃描式電子顯微鏡（SEM）

2、：以電子反射的方式來觀察奈米尺寸的影像，可看到材料的表面奈米形貌。三、掃描式探針顯微鏡（SPM）：利用探針探觸材料表面的一顆顆的原子，又稱為第三代顯微鏡。又分為：掃描式穿隧顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）、掃描式近場光學顯微鏡（SNOM）。原子力顯微鏡（AtomicForceMicroscopy,AFM）（1986年誕生）為掃描探針顯微技術（SPM）的代表儀器，其在科學上的應用已非侷限於奈米尺度表面影像的量測，更廣為應用於探索奈米尺度下，微觀的物性（光、力、電、磁）量測，對奈米科技有直接的助益。AFM是由Binnig等人於1986年所發明的，具有原子級解像能力，可應用於

3、多種材料表面檢測，並能在真空、氣體或液體環境中操作。AFM之探針一般由成份為Si或Si3N4懸臂樑及針尖所組成，針尖尖端直徑介於20至100nm之間。主要原理係藉由針尖與試片間的原子作用力，使懸臂樑產生微細位移，以測得表面結構形狀，其中最常用的距離控制方式為光束偏折技術。由於AFM具有原子級的解析度，是各種薄膜粗糙度檢測，及微觀表面結構研究的重要工具，其亦可在液體環境中操作，更可用來觀測材料表面在化學反應過程中的變化，以及生物活體的動態行為，可廣泛應用於生物科技及醫學科技上。另外就是AFM亦可應用於奈米結構之製作與加工，目前已有多種可行方法，應用於超高密度記憶裝置及次微米電子元

4、件的製作。資料來源：工業技術研究院網站原子力顯微鏡探頭與機台「奈米的量測工具－原子力顯微鏡」學習單姓名：一、選擇題()1.奈米物質看不見，它的尺寸到底是多小呢？（概念：奈米是很小的長度單位）(1)一億分之一公尺（10-8m）(2)十億分之一公尺（10-9m）(3)百億分之一公尺（10-10m）(4)千億分之一公尺（10-11m）(5)不知道()2.細菌是很小的生物，它的大小大概在下列哪一個範圍？（概念：奈米是很小長度單位）(1)1公分(1cm)(2)1毫米(1mm)(3)1微米(1μm)(4)1奈米(1nm)(5)不知道()3.何者為屬於奈米尺度的物質？（概念：奈米是很小的長度

5、單位）(1)原子(2)電子(3)原子核(4)DNA(5)不知道()4.奈米級結構的物質可以用下列哪一種儀器來觀察？（概念：工具）(1)原子力顯微鏡(2)光學顯微鏡(3)解剖顯微鏡(4)核磁共振儀()5.原子力顯微鏡具有以下何種功能？（概念：工具）(1)掃瞄物體外表形貌(2)量測物體表面帶電性(3)量測物體表面帶磁性(4)以上皆是二、簡答題1.請按照以下物質大小排序。由大到小填入數字（概念：奈米是很小的長度單位）例如：1.針2.房子3.桌椅4.筆2341最大最小1.原子2.細胞3.電子4.大象5.分子6.中子7.原子核8.質子9.小老鼠10.夸克最大最小