Il microscopio a forza atomica (AFM), che utilizza una sonda a punta fine per scansionare superfici su scala atomica, sarà presto potenziato con un sensore chimico. Ciò comporta l'uso di un cantilever AFM cavo, attraverso il quale passa sotto pressione un liquido, in questo caso il mercurio. La goccia di mercurio sulla punta funge da sensore. Questa microscopica penna stilografica è stata sviluppata dai ricercatori del MESA+ Institute for Nanotechnology dell'Università di Twente.

Il cantilever di un AFM ha una punta sottile che può essere utilizzata per mappare le superfici su scala nanometrica. I movimenti della punta vengono monitorati mediante luce laser riflessa dal cantilever. Se potessi fabbricare un cantilever cavo e passarci un liquido, come accade in una penna stilografica, allora potresti prendere due piccioni con una fava. Oltre alla mappatura delle superfici, potresti anche usarlo per effettuare misurazioni altamente localizzate della concentrazione di sostanze chimiche specifiche. Questo concetto è nato da un'idea del dottor Peter Schön, un ricercatore che guida l'Orientamento strategico alla ricerca "Tecnologie abilitanti" presso MESA+

Il liquido selezionato era mercurio, in quanto ha le proprietà ideali per questo scopo, come una superficie estremamente pulita. I ricercatori hanno creato un cantilever attraversato da un tubo microscopico. Il rivestimento del tubo ha speciali proprietà meccaniche, contenere il mercurio pompato ad alta pressione (6 bar). Utilizzando questo sistema, si è dimostrato possibile creare una goccia perfetta in punta. La goccia stessa è il sensore, inoltre può essere facilmente sostituito in situ da un nuovo sensore - la goccia successiva. È anche importante che la corrente elettrica sia condotta solo attraverso il mercurio nel tubo microscopico e non attraverso parti del cantilever, in modo da non influenzare il risultato della misurazione. Questo obiettivo, pure, è stato raggiunto con successo.

Un sensore di tale sensibilità squisita può essere utilizzato per misurare le concentrazioni di sostanze chimiche specifiche su biomolecole e biomembrane, Per esempio. Può essere utilizzato anche in combinazione con AFM, per effettuare misurazioni di corrosione altamente localizzate e allo stesso tempo raccogliere altre informazioni sulla superficie in questione. Questo rende una combinazione particolarmente potente di metodi di misurazione.

I dettagli del meccanismo di azione della penna stilografica sono stati recentemente pubblicati in Chimica analitica . I ricercatori si stanno ora concentrando sui modi per combinare questa tecnica con una punta AFM. Stanno anche sviluppando una tecnica per rilasciare in modo efficiente la gocciolina di mercurio usata per far posto a un sensore "pulito".