تشخیص ویژگیهای در اندازههای مولکولی -که در مدارهای کامپیوتری و تجهیزات در مقیاس نانو مشترک اند- با استفاده از سنسورهایی که در موسسه ملی استاندارد و تکنولوژی NIST توسعه یافتهاند، ممکن است هم آسانتر و هم دقیقتر انجام شود. با این طرح جدید، دانشمندان راهی برای حل برخی مشکلات در کالیبراسیون میکروسکوپهای نیروی اتمی (AFMs) پیدا کردهاند.
AFMها از اساسیترین ابزارکار عصر نانو بودهاند که میتوانند مشخصههایی به کوچکی اتم را ثبت کنند. به جای بزرگنمایی با لنز، AFMها با استفاده از یک پایه (cantilever) با نوک بسیار کوچک و تیز، سطح را لمس میکنند. هنگامی که این لبهی کوچک از مشخصههای در مقیاس نانو روی یک سطح عبور میکند، تعامل بین اتمهای روی نوک و روی سطح جسم باعث خم شدن پایه میشود که ریزترین جزئیات را آشکار میکند.
مشکلی که در اینجا وجود دارد، کالیبرهکردن حساسیت لبه است. AFMها در خلاء و دماهای حدود ۲۶۸- درجه سلسیوس بهترین عملکرد را دارند. برای ایجاد خلاء، لبه پایه و نمونه در فضایی کوچک و حفاظت شده توسط دیواره چند لایه قرار دارند و امکان کالیبراسیون در این فضای محدود وجود ندارد.
به گفته گردن شاو (Gordon Shaw) از NIST، با سنسورهای جدید این مشکل میتواند حل شود. ابزاری که برای کالیبراسیون نوک پایه نیاز است در داخل سنسور تعبیه شدهاست و دیگر نیازی به جداسازی از AFM نخواهد بود.
سنسور ساخته شده توسط تیم NIST یک طراحی مجدد از دستگاهی است که باعث لرزش نوک پایه میشود و از مواد سیلیکات شبیه به کوارتز مورد استفاده در برخی از ساعت مچی ساخته شدهاست. به گفته شاو، این سنسورها قادر هستند نیروهایی به کوچکی فمتونیوتن -که ۱۰۰۰ برابر از نیروی لازم برای کشیدن یک مولکول DNA کوچکتر است- را ثبت کنند.
این اولین گروه از NIST خود کالیبره شونده تعبیه شده در یک تراشه است که توان لیزر، کالیبراسیون کننده های نیرو و جرم را در یک بسته قابل حمل که میتواند در فضاهای کوچک مثل AFM استفاده شود را ادغام کرده است.