Van links naar rechts de topografie, de veerkracht en de chemische verschillen.

Voortaan kun je met één AFM-naald tegelijk een oppervlak aftasten, de veerkracht meten én de chemische samenstelling bepalen, en dat allemaal met dezelfde resolutie. Zo kun je voor het eerst in één oogopslag het onderlinge verband zien, beloven onderzoekers van Oak Ridge National Laboratory.

In ACS Nano publiceerden Olga Ovchinnikova, Gary Van Berkel en collega’s onlangs hun laatste vorderingen. Met de techniek zijn ze al langer bezig. Die komt er op neer dat je de tastnaald van de atomic force-microscoop eerst gebruikt als tastnaald, en hem daarna nog iets sterker aandrukt terwijl je hem verhit. Zo brand je een stukje van het oppervlak; een zuigmondje er naast dirigeert de loskomende ionen naar de massaspectrometer.

Tot nu toe was dat ‘stukje’ beduidend groter dan de minimale afstand tussen twee punten die je met een AFM kunt aftasten. Maar de nieuwste versie, ontwikkeld samen met AFM-microscopenbouwer Anasys Instruments, is zo ver verfijnd dat het weinig meer uitmaakt. De resolutie bij aftasten is nu 390 x 390 nm, bij veerkrachtmeting 781 x 781 nm, en bij massaspectrometrie 690 x 500 nm. In de diepte waarop je meet zit procentueel een veel groter verschil: die is respectievelijk 0, 20 en 110-140 nm.

Het betekent dat je je oppervlak op deze drie manieren in kaart kunt brengen en dat die kaarten allemaal ongeveer hetzelfde niveau van detaillering vertonen. Zo kun je ze onderling tenminste goed vergelijken. In hun jongste publicatie demonsteren de auteurs het aan de hand van een 500 nm dunne polystyreenfilm waar hier en daar wat eilandjes van poly-2-vinylpyridine waren ingebakken; die druppels zie je op alle drie de kaarten op dezelfde plek terug komen.

Van het ministerie van energie (DoE), dat het Oak Ridge-lab runt, heeft Anasys inmiddels subsidie gekregen om het gecombineerde meetprincipe uit te werken tot een commercieel product. Kunststofbedrijven zouden zoiets bijvoorbeeld kunnen gebruiken om te checken of scheurvorming in hun voortbrengsels iets met een licht afwijkende chemische samenstelling ter plekke te maken heeft.

Hoe veel tijd Anasys nodig denkt te hebben om het marktrijp te krijgen, staat er helaas niet bij.

bron: ORNL