Scanning
Tunneling Microscopy merupakan salah satu alat yang
digunakan untuk melihat topografi secara jelas. Prinsip kerja
dari sistem STM adalah memanfaatkan arus tunnel yang timbul pada gap antara
ujung jarum pengukur (needle tip) dan
permukaan sampel terukur. Arus tunel yang terjadi adalah arus yang timbul
akibat adanya overlapping awan
elektron yang dimiliki oleh kedua konduktor yang saling bedekatan bila diberi
beda potensial padanya. Dalam hal ini adalah ujung jarum pengukur dan permukaan
sampel terukur. Total kerapatan arus dari elektron tunel tidak menjadi nol pada
permukaan luas dari sampel, akan tetapi berkurang menurut fungsi eksponensial
sampai beberapa Amstrong dari permukaan bagian luar sampel yang sering disebut
awan elektron.
Bila ada dua buah konduktor yang
didekatkan satu sama lain pada orde Angstrom, kemudian diberikan beda potensial
kepadanya maka akan timbul aliran arus dari suatu konduktor menuju konduktor
yang lainnya. Karena arus tersebut dikenal dengan arus tunel. Arus tunel inilah
yang menjadi dasar pengukuran dengan menggunakan sistem scanning tunneling microscope (STM).
Pada umumnya besar arus tunnel yang
digunakan dalam sistem STM antara 0,5 nA sampai dengan 2,5 nA dan besarnya
tegangan bias yang digunakan adalah antara 0,5 volt sampai dengan 2,0 volt.
Batasan penggunaan arus kerja dan tegangan sampel bias tersebut adalah untuk
menghindari terjadinya kerusakan pada permukaan sampel dan ujung jarum
pengukur. Hal tersebut mungkin terjadi karena keterbatasan respon dari
sistem umpan balik dari sistem scanner
atau terlalu dekatnya ujung jarum pada permukaan sampel terukur. Dengan
memberikan sampel bias yang lebih tinggi dari tegangan kerjanya, yaitu berkisar
antara 3,0 volt sampai 0,5 volt maka permukaan ujung jarum dapat diperbaiki dan
akan mendapatkan hasil pengukuran yang benar. Dengan demikian, dari image yang akan dihasilkan akan dapat
dianalisa dan memberikan informasi yang benar.
Untuk suatu proses pengukuran sebuah
sampel terukur, ruang vakum tidak boleh dibuka sampai pengukuran selesai. Hal
tersebut diperlukan karena dalam mempersiapkan proses pengukuran ini diperlukan
waktu yang cukup lama, mulai dari mempersiapkan sampel dengan pemurnian dan
pemanansan sampel (heat treatment)
sampai persiapan sistem vakumnya sendiri, yaitu dengan pemanasan chamber (bake out vacum chamber system). Apabila selama percobaan kondisi
ujung jarum berubah seperti yang disebutkan diatas, maka perlu dilakukan
perbaikan atau perubahan parameter dari ujung jarum ukur tersebut untuk
mendapatkan hasil yang benar, dan perubahan parameter tersebut perlu dilakukan
didalam ruang vakum (journal of
university wiconsin).
Atomic Force
Microscopy (AFM) adalah suatu alat untuk melihat, memanipulasi
atom-atom di dimensi nano. Alat ini ditemukan pada tahun 1986 oleh Gerg Binnig,
Calfin F Quate, dan Christoph Gerber ara Nano adalah satuan panjang sebesar
sepertriliun meter (1 nm=10-9m). Bahan berstruktur nano merupakan
bahan yang memiliki paling tidak salah satu dimensinya berukuran < 100 nm. Atomic force microscope mampu
menampilkan gambar dimana ukurannya lebih kecil dari 20 ms. Mikroskop ini juga
memungkinkan menampilkan gambar yang dari kristal yang lunak dan permukaan
polimer (A.D.L.Humphris, M.J.Miles, and J.K.Hobbsb, 2005).
AFM memiliki beberapa kelebihan
dibanding dengan Scanning Electron Microscope.
Tidak seperti mikroskop elektron yang menghasilkan gambar dua dimensi dari
sampel, AFM memberikan gambaran sampel berupa tiga dimensi. Selain itu, sampel
yang akan dilihat menggunakan AFM tidak memerlukan perlakuan khusus, seperti
melapisi dengan karbon dan lain-lain yang dapat menimbulkan perubahan
ireversibel ataupun kerusakan pada sampel. AFM dapat bekerja sebaik mungkin
dalam kondisi lingkungan seperti apapun.
Adapun cara kerja
dari alat ini sangat mudah, untuk masalah sampel yang digunakan persyaratan nya
hanya memiliki paling tidak salah satu dimensinya berukuran < 100 nm. Sampel
tidak perlu di lapisi dengan karbon atau lapisan apapun yang dapat merusak
sampel. Untuk persiapan awal terhadap sampel adalah sebagai berikut:
1.
Letakkan sampel pada tempat sampel yang ada pada alat
2.
Pastikan ujung tip berada tepat di permukaan sampel
3.
Hidupkan alat dan layar computer.
Untuk cara kerja alat
AFM ini adalah:
1. Selama scan, tip 'jarum' dari cantilever (sensor) maju mundur
sepanjang permukaan
sampel.
2. Gerak scan arah x,y, dan z dikontrol oleh tube scanner piezoelektrik
3. Untuk mendeteksi setiap
defleksi dari jarum, digunakan laser yang dipantulkan ke ujung tip, selanjutnya
melalui cermin laser menuju fotodiode.
4. Piezoscanner
dan photodiode terhubung melalui loop feedback, kemudian hasil nya di tampilkan
pada layar komputer yang telah tersedia
Input dari alat AFM
ini adalah atom /molekul yang berukuran < 100 nm. Output dari alat ini
berupa gambar tiga dimensi dari suatu atom/molekul. Output/keluaran dari alat AFM adalah berupa gambar, dimana gambar
yang dihasilkan adalah gambar tiga dimensi sehingga gambar yang dihasilkan
sangat jelas, baik bentuk maupun struktur penyusun atom.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar