A scanning force microscope (SFM) is used for the imaging of nanoscale structures and a roughness analysis of a surface. A sharp tip which is attached to a cantilever scans linewise the surface of a sample. By measuring the position of the reflection of a laser beam, which is focused on the end of the cantilever, using a photo-detector, the lateral and vertical deflection of the cantilever and therefore the force between the tip and the surface can be determined.

Various modes offer different information about the sample:

• Contact Mode: imaging of the topography (fast)
• Tapping Mode: imaging of the topography (gentle)
• Non-contact Mode: imaging of the topography without striking the sample
• Phase Imaging: imaging of adhesion and viscoelasticity
• Magnetic Force Microscopy (MFM): imaging of the magnetic force gradient distribution above the sample surface
• Electric Froce Microscopy (EFM): imaging of the electric field gradient distribution above the sample surface
• Surface Potential Microscopy: imaging of local surface potential gradient over the sample surface

Untersuchungen zur Rastertunnel- und Rasterkraftspektroskopie, insbesondere an organischen und biologischen Materialien (z.B. Si/Organik, PtSi/Redoxcoenzyme, Metall/Protein, Metall/Bakterien, Antigen/Antikörper)

Methoden:

• STM, Tunnelspektroskopie, SFM, Kraftspektroskopie

Rastersondenverfahren werden in allen Bereichen eingesetzt. Routinemessungen erfolgen beispielsweise für die Charakterisierung des Schichtwachstums.

Ein spezifischer Schwerpunkt lag bisher auf Tunnelspektroskopie-Untersuchungen an reinen Si-Oberflächen sowie an molekularen und biomolekularen Adsorbaten, die an Silicium sowie an metallisch leitfähige Silicide angekoppelt sind.
Weitere Schwerpunkte liegen auf der Charakterisierung von Proteinadsorbaten auf technischen Unterlagen wie den Dentalwerkstoffen. Für die Untersuchungen zur Proteinadsorption wurde ein Kombinationsgerät aufgebaut, in dem SFM-Untersuchungen im Durchfluss möglich sind. Dieses wird derzeit erweitert, so dass die Proteinadsorption mit Hilfe von parallelen Schwingquarzmessungen quantifiziert werden kann.

Die Kraftspektroskopie wird angewandt, um molekulare Erkennungsprozesse zwischen Antigenen und Antikörpern sowie zwischen Nukleinsäuresequenzen zu untersuchen (s. auch "Biomolekulare Wechselwirkungsprozesse und Affinitätsbiosensoren ").

Die Entwicklung eines Cantileversensorsystems für Flüssigkeiten wurde bereits unter "Biomolekulare Wechselwirkungsprozesse und Affinitätsbiosensoren " vorgestellt.

Derzeitige Kooperationen:
SIS, Jülich