AFM 是什麼？
原子力顯微鏡（Atomic Force Microscopy, AFM）是一種利用微小探針量測材料表面的分析工具。探針位於懸臂末端，當它接近或掃描樣品時，探針與表面之間的作用力會使懸臂產生變化，儀器再將這些訊號轉換為表面形貌或力學資訊。
除了觀察表面的高低起伏，AFM 也能搭配不同探針與量測方式，研究材料的粗糙度、局部軟硬程度，以及表面之間的黏附作用。
AFM的常用研究與產品開發
在薄膜與塗層開發中，AFM 可用來比較不同製程下的表面形貌與粗糙度；例如高分子與水凝膠研究中，可透過探針壓入材料的反應，評估局部力學性質。在生物材料研究中，能觀察細胞、蛋白質等樣品的表面，或量測它們與其他材料之間的作用力。
這些量測能協助比較配方、製程與表面處理所造成的差異。例如，塗層是否改變表面起伏、凝膠的不同區域是否具有相近的軟硬程度，或表面修飾後的黏附行為是否發生變化。
探針本身也可以根據研究目的進行表面修飾，例如，在探針上固定特定分子，便能用來研究這些分子與樣品之間的作用。
探針與樣品表面的影響
AFM 的訊號來自探針與樣品之間的作用，因此探針上的有機污染、樣品表面的殘留物，以及承載樣品的基板狀態，都可能影響量測結果。當研究需要比較細微的表面差異時，前置處理方式也需要保持一致。
電漿表面處理可用於 AFM 探針與基板的前置處理及應用製程，包括去除有機污染、提高表面親水性，以及為後續的矽烷化或塗層製作進行前處理。矽烷化是利用矽烷分子修飾表面的方法，可依選用的分子，提供後續接合其他物質所需的化學基團。
紫外光臭氧清洗是另外一種 AFM 探針與基板表面處理的方法之一。透過紫外光與臭氧的作用，可分解並去除表面的有機污染，用於探針、玻璃與矽基板等材料的清潔，並改善部分材料的表面潤濕性，為後續量測或表面修飾做準備。
FTIR 在 AFM 探針研究中的用途
AFM 探針經過表面修飾後，除了量測它與樣品之間的作用力，也需要了解修飾材料的化學特性。FTIR 紅外光譜可協助辨識材料中的官能基，並比較處理前後的光譜變化，作為研究塗層或分子交互作用的依據。
研究案例分享
美國伊利諾大學芝加哥分校等研究團隊，為了了解葡萄籽中的原花青素如何影響膠原蛋白之間的結合，使用 Harrick Plasma PDC-001 清潔鍍金 AFM 探針，再於表面覆上膠原蛋白，量測膠原蛋白之間的作用力。同時，使用 FTIR 搭配 PIKE MIRacle 鑽石 ATR 附件，分析膠原蛋白與牙本質基質經原花青素處理前後的光譜變化。
研究利用AFM 提供作用力的量測結果顯示膠原蛋白之間的作用力增強，FTIR 則提供材料化學變化的線索，兩者共同協助研究人員了解原花青素與膠原蛋白的交互作用。這項研究於 2016 年發表在《Acta Biomaterialia》。（Collagen-collagen interactions mediated by plant-derived proanthocyanidins: a spectroscopic and atomic force microscopy study）
翰揚貿易作為台灣科學儀器代理商，長期提供電漿表面處理、UV紫外光臭氧清洗及 FTIR 紅外光譜分析相關設備，並協助評估量測附件與應用需求，為 AFM 相關研究提供前置處理與材料分析所需的設備及諮詢服務。