Atomic force microscopy (AFM)

Introduction AFM merupakan peralatan sangat canggih untuk mempelajari struktur permukaan secara atomik, fenomena fouling pada BRM (Bioreaktor material) atau proses-proses pemisahan membran lainnya. AFM bisa memberikan gambar 3 dimensi dengan resolusi setara atomik serta memberikan informasi kuantitatif mengenai morfologi permukaan. Untuk yang kedua diperlukan bantuan software analisis lainnya . Berbeda dengan SEM, Alat ini tidak memerlukan perlakukan pendahuluan pada sampel.

TYPICAL APPLICATION 3-dimensional topography of IC device Roughness measurements for chemical mechanical polishing Analysis of microscopic phase distribution in polymers Mechanical and physical property measurements for thin films Imaging magnetic domains on digital storage media Imaging of submicron phases in metals Defect imaging in IC failure analysis Microscopic imaging of fragile biological samples

INTRODUCTION

BRIEF HISTORY

Peralatan AFM AFM terdiri dari catilever dengan probe yang tajam pada ujungnya. Ketika probe tersebut dekat dengan sample, medan gaya antara probe dan sample akan menghasilkan defleksi pada centilever. Berdasarkan prinsip ini, bisa diperoleh informasi mengenai: gambar 3D, kehalusan/kekasaran permukaan, dan kekuatan tarik-menarik (adhission force).

Skema pengujian AFM

ANALYTICAL INFORMATION AND TYPICAL APPLICATIONS Surface Profile of Crystalline Material

AFM Image of Defect on Coated Glass

Height and Phase Mode Image of a Polymer Sample

AFM Images of Gold Plating for Wire Bond Failure Analysis Top View AFM Image of Steel Microstructure AFM Images of Gold Plating for Wire Bond Failure Analysis

Contoh-contoh gambar yang diperoleh dari AFM: Profil 3D dua membran yang tersumbat: (A) dari reaktor thermofilik, (B) dari reaktor mesophilik

CONTOH HASIL ANALISIS: Perbandingan kekasaran dua membran yang tersumbat: dua membran dengan material berbeda

CONTOH: Perbandingan kekasaran membran yang tersumbat pada dua proses berbeda: (A) MBR dan (B) AGMR)

Berdasarkan analisis menggunakan AFM, beberapa fenomena fouling pada membran BRM dapat diringkas sebagai berikut: Membran yang tersumbat terdeteksi memiliki tingkat kekasaran yang lebih tinggi. Perubahan kekasaran ini menandakan adanya deposisi foulan pada permukaan membran dan distribusi yang tidak merata dari foulan pada permukaan membran. Kekasaran permukaan dapat juga digunakan untuk mengidentifikasi tingkat kemampatan sumbatan. Sumbatan yang mampat cenderung memiliki kekasaran yang lebih rendah. Akibatnya porositas sumbatan juga cenderung menyempit. Perbedaan tingkat kekasaran juga sangat tergantung pada kondisi umpan (feed) atau lumpur aktif. Profil daya (force profile) antara sumbatan-membrane, sumbatan-sumbatan juga dapat dihitung. Dengan demikian, kita dapat menghitung potensi tersumbatnya membran yang satu dengan lainnya, terhadap foulan tertentu. Informasi ini dapat digunakan sebagai data awal untuk mendesin membran yang resistan terhadap penyumbatan.

Atomic Force Microscope images of lipid membranes Atomic Force Microscope images of lipid membranes. The picture on the left shows the decomposition of a membrane under the influence of a lipid-degrading enzyme. The picture on the right shows the structure of a membrane formed by a mixture