Atomkraftmikroskopet har ingenting med atomkraftverk å gjøre, selv om det kan høres sånn ut.

Navnet spiller på kreftene som finnes i og mellom atomer, på en så liten skala at det ikke er mulig å se det med det kraftigste optiske mikroskopet det er mulig å bygge.

Hvis du faktisk skal observere et atom, kan det gjøres med et atomkraftmikroskop, også kalt atomic-force microscope (AFM).

Et AFM fungerer helt annerledes enn et optisk mikroskop, som kanskje er det første du tenker på når de hører ordet mikroskop.

I dag får oppfinnerne bak atomkraftmikroskopet Kavliprisen i nanovitenskap. Prisen går til fysiker Gerd Binning fra Tyskland, sveitsiske Christoph Gerber som er professor i fysikk, og den amerikanske fysikeren Calvin Quate.

Men hvordan fungerer et AFM?

Som en platespiller

Teknologien er ikke basert på å forstørre veldig små ting ved hjelp av lys og linser, men ved berøring.

En ekstremt liten pigg kan dras over et materiale for å «føle» hvordan materialet ser ut. Piggen kan minne om pickupen på en platespiller, bare på ekstremt liten skala.

Piggen beveger seg over for eksempel ujevnheter i et materiale, og forskerne kan rekonstruere et bilde av overflaten som blir undersøkt etter hvert som det blir tatt flere målinger. Denne metoden er så nøyaktig at du kan skape avbildninger hvor hvert enkelt atom kan skilles fra hverandre.

Men atomkraftmikroskopet har mange flere bruksområder. Den lille piggen kan blant annet brukes til å endre og flytte på enkeltatomer i materialer. Mikroskopet er også videreutviklet siden det ble oppfunnet, og nå fungerer det både på faste og flytende materialer.

Dette åpner for å eksperimentere med for eksempel DNA, ifølge Kavli-juryens begrunnelse.

Oppfunnet i 1986

Atomkraftmikroskopet er en videreutvikling av det såkalte Scanning Tunneling Microscope (STM), som ble oppfunnet i 1981. En av Kavli-prisvinnerne, Gerd Binning, var også med på å utvikle denne AFM-forløperen, og han mottok Nobelprisen i fysikk i 1986 for mikroskopet.

I juryens begrunnelse heter det at «atomkraftmikroskopi har skapt mange forskjellige måle- og manipuleringsteknikker, og er uvurderlig i en rekke bruksområder».

Juryen mener også at «atomkraftmikroskopi er en kraftfull og allsidig vitenskapelig teknikk som bringer nanovitenskapen og samfunnet videre».

Prisvinnerne

Gerd Binning er født i 1947 og er fysiker. Han utviklet atomkraftmikroskopet sammen med Calvin Quate og Christoph Gerber på midten av 1980-tallet.

Mikroskopet ble utviklet ved IBMs forskningsinstitusjon i Zürich i Sveits. Mikroskopet ble beskrevet av de tre forskerne for første gang i denne artikkelen, som sto på trykk i Physical Review Letters i 1986.

Disse vant Kavliprisen i 2014.

Referanse:

Pressemateriell fra Kavliprisen