🔬 AFM Itu Apa, Sih? Yuk Kenalan dengan Mikroskop Skala Nano dari Bruker!

Pernah membayangkan bisa melihat sesuatu yang 100.000 kali lebih kecil dari sehelai rambut? Hal ini tidak mungkin dilakukan dengan mikroskop biasa. Tapi dengan Atomic Force Microscopy (AFM) dari Bruker, kita dapat mengamati permukaan suatu benda hingga ke skala nano (1 nanometer = 1 per satu miliar meter).

🧠 Apa Itu AFM?

AFM adalah alat mikroskopi canggih yang bekerja dengan cara “meraba” permukaan benda menggunakan jarum super kecil (tip) yang terpasang pada cantilever. Cara kerjanya mirip dengan jari yang menyentuh dan mengikuti tekstur permukaan — namun dengan presisi setingkat atom.

(Mekanisme Kerja AFM)

🔍 Mode Operasi Umum AFM:

• Contact Mode: tip menyentuh langsung permukaan.
• Tapping Mode: tip “mengetuk” permukaan dengan lembut secara periodik.

🔍 Mengapa AFM Penting?

AFM memungkinkan kita untuk:

• Melihat struktur permukaan berukuran nano seperti sel hidup, serat rambut, hingga lapisan tipis pada chip elektronik.
• Menghasilkan gambar 3D ultra-detail dari permukaan tanpa memerlukan pewarnaan atau ruang hampa.
• Melakukan pengamatan bahkan di dalam media cair, sangat berguna untuk sampel biologis.

Gambar 3D ultra-detail dari native collagen fibril pada pola pita 67 nm	Ketebalan kisi DNA origami dalam sampel cairan

🌍 AFM Digunakan untuk Apa Saja?

AFM Bruker digunakan di berbagai bidang, seperti:

• Mengamati sel, bakteri hidup, dan sampel biologi lainnya dalam riset biologi.
• Mendeteksi keretakan atau cacat mikro pada chip elektronik.
• Menganalisis tekstur dan kekasaran bahan kosmetik atau farmasi.
• Menilai permukaan logam dan polimer dalam industri material.

Pengamatan DNA di -25°C	Pengamatan langsung terjadinya retak dan lepasnya lapisan SEI

Pengukuran kekasaran permukaan wafer silikon

Citra AFM berbagai material menunjukkan tekstur permukaan (retakan, kekasaran, dan pola kristalin)

AFM dari Bruker adalah teknologi mutakhir yang membuka akses menuju dunia mikroskopis nan presisi, memungkinkan para peneliti, insinyur, dan industri untuk menjelajahi permukaan material dengan akurasi luar biasa.

Yuk, kenalan lebih dalam tentang AFM di artikel PT Dynatech International lainnya !

FusionScope: Revolusi Baru dalam Dunia Mikroskopi Presisi Tinggi

FusionScope® membawa revolusi dalam mikroskopi modern dengan menggabungkan Atomic Force Microscopy (AFM) dan Scanning Electron Microscopy (SEM) dalam satu sistem. Inovasi ini mengatasi tantangan analisis sampel kompleks, seperti pisau cukur, dengan memanfaatkan SEM untuk memandu penempatan tip AFM secara real-time, memastikan akurasi hingga tingkat nanometer. Teknologi ini menggunakan sensor regangan piezoresistif untuk membaca defleksi cantilever AFM tanpa laser, memungkinkan pencitraan SEM simultan tanpa gangguan.

(Gambar SEM menunjukkan tip cantilever di atas pisau cukur, menampilkan geometri tip dan topografi)

(FusionScope bekerja dengan mengukur pembengkokan cantilever akibat interaksi antara ujung dan sampel menggunakan sensor regangan piezoresistif)

Dalam aplikasinya, seperti studi permukaan pisau cukur, FusionScope memungkinkan:

• Posisi kasar menggunakan kamera optik,
• Posisi halus menggunakan SEM live imaging,
• Pemindaian topografi 3D permukaan dengan resolusi nanometer,
• Analisis radius ujung pisau dengan akurasi hingga 60–80 nm.

(Topografi 3D permukaan pisau cukur dengan ukuran 5 μm x 24 μm dan resolusi nanometer)

Pengguna dapat memindai titik sampel dengan cepat dan menganalisis variasi material atau ketajaman struktur dalam satu sistem, seperti temuan “double-groove” pada permukaan pisau.

(Gambar topografi AFM yang menunjukkan fitur ‘double-groove’ pada permukaan pisau cukur)

(Pemindaian garis pada dua posisi di pisau cukur untuk menganalisis jari-jari pisau dengan resolusi nanometer)

Dengan FusionScope, kompleksitas pengukuran di dunia nano menjadi lebih sederhana, lebih akurat, dan lebih cepat — menjadikannya alat yang tak tergantikan bagi para ilmuwan, insinyur, hingga peneliti di berbagai bidang, mulai dari material hingga biologi dan teknologi canggih.

Bruker ContourX-100: Profilometer Optik Inovatif untuk Analisis Permukaan Presisi Tinggi

Bruker ContourX-100 merupakan profilometer optik mutakhir yang dirancang untuk analisis permukaan 3D secara cepat, akurat, dan non-destruktif. Dengan teknologi white light interferometry (WLI), alat ini memungkinkan pengukuran topografi dengan resolusi tinggi dari skala nanometer hingga milimeter—tanpa menyentuh permukaan sampel.

Desainnya yang ringkas dan antarmuka pengguna yang intuitif menjadikan ContourX-100 sangat cocok digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari riset ilmiah, pengembangan material, hingga kontrol kualitas di industri seperti manufaktur, elektronik, otomotif, dan biomedis.

Keunggulan Utama:

• Resolusi vertikal sub-nanometer untuk pengukuran permukaan yang sangat presisi
• Pengukuran tanpa kontak fisik untuk menjaga integritas sampel
• Pemindaian otomatis yang meningkatkan efisiensi kerja
• Kompatibel dengan berbagai jenis material dan topografi permukaan
• Perangkat lunak terintegrasi untuk pemrosesan data dan pelaporan yang efisien

Area Aplikasi:

• Metrologi: Menjamin tekstur permukaan dan akurasi dimensi pada komponen presisi; ideal untuk standar GD&T.
• MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) & Sensor: Mengukur ketebalan lapisan, tinggi langkah, dan kekasaran permukaan; mendukung metrologi selama proses fabrikasi MEMS.
• Ortopedi/Oftalmik: Menganalisis permukaan implan dan lensa untuk R&D, QA, dan QC di produksi alat medis.
• Tribologi: Mengevaluasi gesekan, keausan, dan pelumasan pada berbagai permukaan untuk memprediksi kinerja dan umur pakai.
• Semikonduktor: Pemeriksaan wafer tanpa kontak, analisis pasca-CMP (Chemical Mechanical Planarization), dan deteksi cacat.

Optik: Mengoptimalkan pemolesan lensa, asferis, dan struktur mikro-optik dengan presisi sub-nanometer.

(Metrologi)

(MEMS & Sensor)

(Ortopedi/Oftalmik)

(Tribologi)

(Semikonduktor)

(Optik)

Bruker ContourX-100 hadir sebagai solusi cerdas untuk karakterisasi permukaan yang presisi dan andal. Alat ini secara signifikan meningkatkan produktivitas di laboratorium maupun lingkungan produksi, serta mendukung pengambilan keputusan berbasis data dalam pengembangan material dan penjaminan mutu.

Dimension Nexus: Atomic Force Microscopy Generasi Baru untuk Berbagai Aplikasi

Dimension Nexus dari Bruker adalah terobosan terbaru dalam Atomic Force Microscopy (AFM) yang menggabungkan kinerja tinggi, fleksibilitas eksperimen, dan kemudahan penggunaan dalam satu sistem yang ringkas. Dengan NanoScope® 6 Controller dan teknologi unggulan PeakForce Tapping®, perangkat ini menawarkan resolusi tinggi dan kemampuan metrologi yang akurat untuk berbagai aplikasi riset dan industri.

Keunggulan Utama Dimension Nexus:

• Fleksibilitas Eksperimen – Mendukung lebih dari 50 mode AFM, memungkinkan penyesuaian untuk berbagai kebutuhan penelitian.
• Resolusi Tinggi – Mampu menghasilkan gambar dengan detail atomik dan sub-molekuler, ideal untuk karakterisasi material tingkat lanjut.
• Produktivitas Tinggi – Dilengkapi dengan panggung motorik yang dapat diprogram, mempercepat pengumpulan data dan meningkatkan efisiensi eksperimen.

Berbagai Aplikasi Dimension Nexus :

1. Karakterisasi Polimer dan Komposit
   • Dengan PeakForce QNM®, perangkat ini dapat memetakan distribusi nanomekanik dalam campuran polimer seperti PS-PMMA-PVC, membantu analisis sifat material.
2. Penelitian Material 2D
   • Nexus dapat mengkarakterisasi graphene, moiré superlattices, dan hexagonal boron nitride (hBN) menggunakan Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) untuk studi potensi permukaan.
     

     

     (Citra hexagonal boron nitride (hBN) menggunakan Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM). Gambar topografi (kiri) dan peta potensi permukaan (kanan) berukuran 6×6 µm, diperoleh dengan probe SCM-PIT-V2.)

3.  Analisis Baterai Lithium-ion 
   
   • Memungkinkan studi in-situ elektrokimia untuk mengamati aktivitas lokal dan degradasi elektroda pada tingkat nanoskopis.
   •  
4. Metrologi Semikonduktor
   • Digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan film tipis dengan akurasi tinggi, mendukung industri manufaktur elektronik.

     

     (DataCube CR PFM pada film tipis piezoelektrik BFO. Grafik menunjukkan amplitudo PFM terhadap tegangan pada berbagai frekuensi di 5 titik sampel. Citra amplitudo PFM 3 µm (inset), menggunakan probe SCM-PIT-V2.)

5. Metrologi Semikonduktor
   • Dengan ScanAsyst® dan PeakForce Tapping, alat ini dapat mengamati struktur DNA origami dalam cairan tanpa merusak sampel, membuka peluang baru dalam nanobioteknologi.
     
     (ScanAsyst DNA origami berbentuk segitiga dalam cairan. Ukuran 500 x 500 nm, menggunakan probe ScanAsyst-Fluid+.)
     

Dengan berbagai keunggulan dan aplikasi yang luas, Dimension Nexus menjadi pilihan utama bagi laboratorium riset, industri, dan fasilitas multi-pengguna yang membutuhkan teknologi AFM canggih dengan nilai optimal.

Dimension Nexus AFM

Analisis Material dengan Invia Confocal Raman Microscope

Invia Confocal Raman Microscope adalah alat canggih yang digunakan untuk analisis material berbasis spektroskopi Raman. Teknologi ini memungkinkan identifikasi struktur kimia, tegangan material, dan komposisi molekuler dengan presisi tinggi. Dikembangkan oleh Renishaw, mikroskop ini banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti farmasi, nanoteknologi, material science, dan biologi.

Keunggulan Invia Confocal Raman Microscope

• Analisis Non-Destruktif dengan Resolusi Tinggi

Dengan sistem konfokal, alat ini dapat memfokuskan cahaya laser pada titik spesifik sampel, sehingga mengurangi gangguan dari lapisan lain. Hal ini membuatnya ideal untuk mengamati struktur internal material tanpa perlu proses preparasi yang rumit.

• Sistem Optik Canggih untuk Pemetaan Spektral

Mikroskop ini memungkinkan pemetaan spektral yang mendalam dan memberikan informasi kuantitatif tentang distribusi komponen dalam suatu sampel. Fitur seperti multiwavelength excitation dan kemampuan otomasi analisis semakin meningkatkan efisiensi penelitian.

• Teknologi LiveTrack™ untuk Pemindaian Real-Time

Salah satu fitur unik dari Invia Confocal Raman Microscope adalah LiveTrack™, yang memungkinkan pemetaan sampel dengan permukaan tidak rata secara real-time tanpa kehilangan fokus. Hal ini sangat berguna dalam analisis material dengan topografi yang kompleks.

(Gambar profil permukaan 3D dari koin logam yang menunjukkan kemampuan mikroskop optik 3D dengan teknologi LiveTrack. Koin ini memiliki diameter 18,0 mm dan ketebalan 1,7 mm.)

• Kecepatan Tinggi dengan StreamLine™ Imaging

Fitur StreamLine™ Imaging memungkinkan pemetaan area luas dengan kecepatan tinggi tanpa mengorbankan resolusi spektral. Dengan teknologi ini, pengguna dapat menganalisis sampel dalam waktu yang lebih singkat dan tetap mendapatkan data yang akurat.

Teknologi StreamLine dan LiveTrack digunakan untuk mencitrakan fosil ammonit dengan permukaan kompleks yang sulit diukur oleh sistem Raman lain. Variasi pita Raman dari besi sulfida menunjukkan area dengan tekanan kompresi tinggi (merah) dan tekanan tarik tinggi (biru)

• Detektor Sensitif dengan Filter Otomatis

Alat ini dilengkapi dengan sistem pemilihan filter otomatis dan detektor yang sangat sensitif, sehingga mampu mendeteksi sinyal yang sangat lemah dengan akurasi tinggi. Ini menjadikannya solusi ideal untuk aplikasi yang memerlukan tingkat sensitivitas tinggi.

Dengan berbagai keunggulannya, Invia Confocal Raman Microscope menjadi pilihan utama bagi para peneliti dan industri dalam memahami sifat material dengan detail yang lebih dalam dan akurat.

Hysitron TI 980 TriboIndenter: Inovasi dalam Uji Nanomekanik

Dalam penelitian dan pengembangan material, presisi dan efisiensi menjadi faktor utama dalam pengujian sifat mekanik pada skala nano. Hysitron TI 980 TriboIndenter dari Bruker hadir sebagai solusi terdepan dengan teknologi mutakhir yang menawarkan kecepatan, akurasi, dan fleksibilitas dalam satu sistem nanoindenter.

Salah satu fitur unggulannya adalah NanoDMA® III, yang memungkinkan analisis viskoelastis dinamis dengan resolusi tinggi pada satu titik sampel. Teknologi ini memastikan pengukuran yang lebih akurat dibandingkan metode statis tradisional, menjadikannya ideal untuk penelitian material polimer, biomaterial, dan komposit.

(Peta modulus komposit matriks keramik terdiri dari 400 pengukuran dalam 67 detik.)

Selain itu, XPM™ (Accelerated Property Mapping) mempercepat pemetaan sifat mekanik hingga 100 kali lebih cepat, memungkinkan karakterisasi material dengan cakupan luas dalam waktu singkat. Kombinasi dengan SPM+ (Scanning Probe Microscopy) juga menghadirkan pencitraan permukaan yang sangat detail, memberikan pemahaman lebih dalam mengenai struktur material.

(Ukuran pemindaian 10 μm, resolusi 1024 × 1024, gambar topografi sampel meteorit)

Ukuran pemindaian 30 μm × 30 μm, resolusi 256 × 256 (atas); dan ukuran pemindaian 60 μm × 30 μm, resolusi 512 × 256 (bawah)

Untuk memastikan stabilitas dan presisi tinggi, Performech™ II Advanced Control Module hadir dengan kontrol gaya dan perpindahan ultra-presisi serta tingkat kebisingan yang sangat rendah. Hal ini memungkinkan pengukuran sifat mekanik yang lebih konsisten dan akurat, bahkan pada material dengan kompleksitas tinggi.

Dengan teknologi canggih ini, Hysitron TI 980 TriboIndenter menjadi alat yang sangat andal untuk berbagai aplikasi, mulai dari penelitian semikonduktor, lapisan tipis, hingga karakterisasi biomaterial dan material struktural canggih. Keunggulannya dalam kecepatan, akurasi, dan fleksibilitas menjadikannya pilihan utama bagi laboratorium penelitian dan industri yang mengutamakan inovasi.

Pengukuran Mekanik dan Listrik Dasar untuk Material Li-ion dan Solid-State Batteries Menggunakan AFM

Baterai Li-ion dan solid-state memainkan peran penting dalam kemajuan teknologi modern, dari perangkat elektronik hingga kendaraan listrik. Tantangan utama dalam pengembangan baterai ini adalah meningkatkan efisiensi, daya tahan, dan keamanan, yang memerlukan pemahaman mendalam tentang sifat material elektroda dan elektrolit pada skala nano. Oleh karena itu, diperlukan alat karakterisasi yang tidak hanya memberikan data morfologi permukaan, tetapi juga informasi mekanik dan listrik material secara kuantitatif.

Atomic Force Microscopy (AFM) berperan penting dalam riset material baterai karena kemampuannya mendeteksi sifat mekanik, listrik, dan morfologi secara bersamaan. Pemilihan model AFM yang tepat sangat penting untuk mendapatkan hasil yang akurat dan relevan dalam penelitian ini.

Dimension Icon AFM dari Bruker menawarkan pengukuran presisi tinggi, termasuk mode PeakForce QNM untuk analisis sifat mekanik seperti modulus elastisitas, kekuatan adhesi, dan deformasi tanpa merusak permukaan. Mode ini sangat berguna dalam memetakan perubahan mekanik pada lapisan elektroda akibat siklus pengisian daya dan memberikan data kuantitatif yang akurat pada permukaan kompleks. Ditambah dengan mode Conductive AFM (C-AFM), alat ini memungkinkan analisis sifat listrik material pada skala nano, menjadikannya solusi lengkap untuk karakterisasi material baterai masa depan.

Carbon Nanotubes

Pemetaan topografi dan konduktivitas secara simultan pada carbon nanotubes dinding tunggal yang terpasang longgar pada silikon berpola emas menggunakan TR-TUNA, dengan resolusi 1 µm.

Sebagai contoh, dalam penelitian material baterai seperti carbon nanotubes (CNTs), AFM dengan teknik TR-TUNA dapat memetakan konduktivitasnya pada skala nano. Pemetaan ini memberikan wawasan penting tentang konduktivitas CNTs dan interaksinya dengan permukaan material lain dalam komponen baterai.

Ilmu Material: Mendorong Inovasi dengan Instrumen Analitik Canggih

Inovasi di berbagai industri, mulai dari elektronik fleksibel hingga tekstil pintar, sangat bergantung pada pemahaman mendalam tentang perilaku material pada skala nano. Anasys nanoIR3 merevolusi ilmu material dengan menggabungkan mikroskop gaya atom (AFM) dan spektroskopi inframerah fototermal, menawarkan presisi yang tak tertandingi dalam analisis kimia resolusi tinggi dan karakterisasi material pada skala nano. Pada tingkat mikroskopis ini, material mengungkapkan rahasia kimia dan struktural yang secara langsung memengaruhi kinerjanya. Sebagai contoh, fleksibilitas dan kekuatan polimer, integrasi yang mulus dalam komposit, dan efisiensi semikonduktor sangat bergantung pada pemetaan komposisi kimia pada skala nano.

Mengapa Skala Nano Penting dalam Ilmu Material?

NanoIR3 memungkinkan para peneliti menghadapi tantangan kritis dalam desain material. Kemampuan canggihnya memungkinkan visualisasi distribusi polimer dengan presisi tinggi, memungkinkan pengembangan material yang lebih tahan lama untuk kondisi ekstrem. Pada komposit, alat ini mengidentifikasi titik lemah, memastikan integrasi yang lebih kuat dan lebih andal. Pada semikonduktor, NanoIR3 mengungkap struktur skala nano yang menentukan efisiensi energi dan stabilitas jangka panjang, mendorong terobosan dalam elektronik dan sel surya.

Karakterisasi Kimia Sampel PS-co-PMMA Block Copolymer dengan Tapping AFM-IR
(Dr. Gilles Pecastaings dan Antoine Segolene di Universitas Bordeaux)

Pengukuran nanoIR pada Serat Nano Polimer
(John Rabolt et al, Universitas Delaware)

Mengubah Ilmu Material dengan Anasys nanoIR3

Dampak alat ini sangat luas. Alat ini membantu dalam merancang polimer yang kokoh namun dapat beradaptasi untuk elektronik fleksibel, memetakan distribusi atom dalam superkonduktor untuk aplikasi energi tinggi, dan menganalisis integrasi nanosensor dalam tekstil pintar untuk menciptakan pakaian yang memantau kesehatan dan kinerja. Dengan alat pencitraan biokimia canggih dan kemampuan yang tak tertandingi untuk melakukan analisis skala nano, Anasys nanoIR3 bukan sekadar alat—ini adalah katalis untuk inovasi, mendorong batas ilmu material, dan mempercepat kemajuan di berbagai industri.

Tiny plastic bits are everywhere!

Our use of plastics has skyrocketed, and now we’re finding these microplastics in everything from food chains to oceans. These little pieces don’t break down easily and might harm the environment, even ending up in us! To understand their impact, we need to identify them.

Raman spectroscopy: A powerful tool to see the small stuff

This technique lets us examine individual particles automatically and painlessly. Unlike other methods, Raman can analyze a wide range of particle sizes, from 1 micrometer to hundreds of micrometers. It can also tell similar materials apart very well. We can use Raman to study microplastics in anything from rivers to animal guts, even drinking water and the air!

Automating the analysis: Finding microplastics in bottled water

We filtered bottled water through a special filter and used a powerful microscope with Raman to analyze a tiny area. This area contained a lot of particles!

The image was analyzed using the Renishaw’s Particle Analysis module to produce a list of 5,663 particles for potential analysis. 3. In this case, the particles to target for analysis were chosen based on their size relative to the filter holes. The minimum particle area was limited to 4 µm2 (2.3 µm in diameter) producing 1,026 particles. The largest particle, fiber-like in aspect ratio, had a length of 147 µm. Each particle was analyzed sequentially and automatically using 532 nm laser excitation and a 50× objective. The microscope then automatically analyzed each particle, one by one.

What did we find?

We identified 18 different materials, including things like minerals, pigments, dyes, and of course, microplastics! We found that most of the particles were either polypropylene (a type of plastic) or calcium carbonate (a mineral). Smaller particles were mostly calcium carbonate, while larger ones were more likely to be polypropylene.

Raman can even identify dyes and pigments!

This information can help bottled water companies improve their filtration processes. Raman can even analyze particles with mixed components, like a particle containing both plastic and a pigment.

This powerful technique allows us to see and identify tiny plastic particles with incredible detail, helping us understand the microplastics problem.

Pengembangan produk yang bermanfaat menggunakan lapisan film yang sangat tipis (kurang dari 500nm) memerlukan pengukuran properti mekaniknya secara presisi.  Namun, pedoman pengujian yang ada untuk lapisan halus ini menjadi tidak dapat diandalkan, terutama untuk lapisan yang lebih tipis dari 200nm.

Kabar baiknya, nanoindentasi dan pengujian gores nano menawarkan solusi. Teknik ini memungkinkan pengukuran langsung dan kontinu dari properti kritis seperti kekakuan, kekuatan, dan ketahanan aus. Mereka bahkan dapat mendeteksi kerusakan halus pada lapisan ultra-tipis ini di bawah berbagai kondisi (suhu, lingkungan).

Teknologi nano menyediakan presisi dan kontrol yang diperlukan untuk mengukur properti ini secara akurat, bahkan untuk film yang hanya setebal beberapa lapisan atom. Hal ini memungkinkan para peneliti dan teknisi untuk mengembangkan lapisan film ultra-tipis yang handal untuk produk masa depan.