De Atomic Force Microscoop (AFM), die een sonde met fijne punt gebruikt om oppervlakken op atomaire schaal te scannen, wordt binnenkort uitgebreid met een chemische sensor. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een holle AFM cantilever, waardoor een vloeistof - in dit geval kwik - onder druk wordt geleid. De kwikdruppel aan de punt werkt als een sensor. Deze microscopisch kleine vulpen is ontwikkeld door onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente.

De cantilever van een AFM heeft een fijne punt waarmee oppervlakken op nanoschaal in kaart kunnen worden gebracht. De bewegingen van de punt worden gevolgd met behulp van laserlicht dat door de cantilever wordt gereflecteerd. Als je een holle cantilever zou kunnen maken en er een vloeistof doorheen zou laten gaan, zoals gebeurt in een vulpen, dan sla je twee vliegen in één klap. Naast het in kaart brengen van oppervlakken, je zou het ook kunnen gebruiken om zeer gelokaliseerde metingen te doen van de concentratie van specifieke chemicaliën. Dit concept was het geesteskind van Dr. Peter Schön, een onderzoeker die de strategische onderzoeksoriëntatie "Enabling Technologies" bij MESA+ . leidt

De gekozen vloeistof was kwik, omdat het de ideale eigenschappen heeft voor dit doel, zoals een extreem schoon oppervlak. De onderzoekers hebben een cantilever gemaakt waar een microscopisch buisje doorheen loopt. De voering van de buis heeft speciale mechanische eigenschappen, om het kwik vast te houden als het onder hoge druk (6 bar) wordt doorgepompt. Met behulp van dit systeem, het is mogelijk gebleken om een ​​perfecte druppel aan de punt te creëren. De druppel zelf is de sensor, bovendien kan het gemakkelijk ter plaatse worden vervangen door een nieuwe sensor - de volgende druppel. Het is ook belangrijk dat elektrische stroom alleen door het kwik in de microscopische buis wordt geleid en niet via delen van de cantilever, om het meetresultaat niet te beïnvloeden. Het doel, te, met succes werd behaald.

Een sensor met zo'n uitstekende gevoeligheid kan worden gebruikt om concentraties van specifieke chemicaliën op biomoleculen en biomembranen te meten, bijvoorbeeld. Het kan ook worden gebruikt in combinatie met AFM, om zeer lokale corrosiemetingen uit te voeren en tegelijkertijd andere informatie over het betreffende oppervlak te verzamelen. Dit zorgt voor een bijzonder krachtige combinatie van meetmethoden.

Details van het werkingsmechanisme van de vulpen zijn onlangs gepubliceerd in: Analytische scheikunde . De onderzoekers richten zich nu op manieren om deze techniek te combineren met een AFM-tip. Ze ontwikkelen ook een techniek om de gebruikte kwikdruppel efficiënt vrij te maken om plaats te maken voor een "schone" sensor.