Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. а) данные собираются вплоть до высоты h0, на которой пропадает местный контраст. b) Сравнение этих изображений на разных высотах позволяет скорректировать латеральный дрейф, а экстраполяцией можно избавиться от латерального дрейфа на высотах со слабым контрастом. с) Чтобы учесть дальнодействующие взаимодействия, данные, полученные при h<h0, дополняются данными, полученными на больших высотах, где перестает проявляться местный контраст. d) Из полученных данных рассчитываются кривые E(z) и F(z), что приводит к получению бездрейфовых карт E(x, y, z) и F(x, y, z) (e).
Рис. 2. Пример использования метода увеличения разрешения АСМ.
Рис. 3. Области нормального взаимодействия "зонд-образец" окружены кольцевыми областями, где наблюдаются сильные взаимодействия вплоть до 120 пН.

Новые возможности для АСМ

Ключевые слова:  АСМ, графит

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

06 мая 2009

Катализ, рост тонких пленок и многое другое – во всех этих явления важнейшую роль играют поверхностные химические силы. Борис Альберс из Йельского университета предлагает новый способ экспериментального определения поверхностного силового поля на примере графита с использованием атомно-силового микроскопа. Карта распределения сил показана с пикометровым и пиконьютонным разрешением, которое позволяет определить детальные характеристики взаимодействия поверхности и щупа микроскопа в трех измерениях. Определены положения всех атомов и различия между атомами в неэквивалентных позициях.

Графит, графен, нанотрубки и другие материалы с sp2-связями интересны своими необычными свойствами. Графит, например, – прекрасный твердый смазочный материал. Его малый коэффициент трения связывают с проявлением сверхсмазывающей способности. Однако скорее всего это свойство определяется природой особого поверхностного потенциала, до сих пор не изученного экспрериментально. Другим популярным применением sp2-связанных материалов является электроника. Ключевым моментом успешного применения углеродных материалов в этой области является понимание механизмов их роста и особенностей химии поверхности. Поверхностное окисление позволяет управлять электронно-транспортными свойствами.

Традиционная атомно-силовая микроскопия не может дать информацию обо всех этих эффектах, поэтому для их наблюдения ученые использовали количественное зондирование поверхностного силового поля. Данный метод существенно расширяет границы возможностей АСМ, позволяя получать достоверную информацию о химических связях с высоким разрешением.

В самом простом варианте АСМ по величине отклонения кантилевера измеряется нагрузка на острие закрепленного на нем зонда. Находясь близко к поверхности, но не касаясь ее, зонд способен обеспечить атомное разрешение, однако большие градиенты сил на таком расстоянии вызывают нестабильность положения кантилевера. Для того, чтобы избежать этого, вызывают осцилляцию основания кантилевера с частотой aex. Это влияет на изменение собственной частоты колебания Df из-за взаимодействия с образцом с силой Fz при удержании постоянной амплитуды колебания кантилевера Acant. Таким образом, бесконтактная АСМ (БК АСМ) представляет скорее карту Df, чем сил или энергий.

Чтобы восстановить потенциал взаимодействия E, нужно знать все изменения Df(z), что было успешно проделано для определения зависимости расстояния "зонд - образец" от силы взаимодействия. К сожалению, использование этого метода для получения высококачественных изображений требует увеличения времени эксперимента на два порядка и более . В результате этого резко возрастает роль дрейфа сигнала, приводящего к снижению разрешения зависимостей Df(x, y) либо Df(x, y, z). В качестве возможного решения этой проблемы предлагается запись не индивидуальных кривых Df(z), а целых изображений с последующей коррекцией дрейфа (Рис. 1).

Сначала (Рис. 1а) данные собираются вплоть до высоты h0, на которой пропадает местный контраст. Сравнение этих изображений на разных высотах (Рис. 1b) позволяет скорректировать латеральный дрейф, а экстраполяцией можно даже вовсе избавиться от латерального дрейфа на высотах со слабым контрастом. Чтобы учесть дальние взаимодействия, данные, полученные при h<h0, дополняются данными, полученными на больших высотах, где перестает проявляться местный контраст (Рис. 1c). Затем из полученных данных (Рис. 1d) рассчитываются кривые E(z) и F(z), что приводит к получению бездрейфовых карт E(x, y, z) и F(x, y, z) (Рис. 1e).

Пример использования этого метода приведен на Рис. 2. Использованный образец был получен раскалыванием высокоориентированного пиролитического графита на воздухе с последующим нагревом в вакууме до 425 К в течение 30 мин. Итоговая трехмерная карта показана на Рис. 2c. Кроме того, удалось определить, что области нормального взаимодействия "зонд-образец" окружены кольцевыми областями, где наблюдаются сильные взаимодействия вплоть до 120 пН (Рис. 3). Асимметрия области отвечает асимметрии зонда. Скользящие слои будут захватываться этими кольцами, двигаясь прерывисто, что находит экспериментальное подтверждение.


Источник: Nature Nanotechnology




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Упаковка шариков..
Упаковка шариков..

Светодиодные технологии и оптоэлектроника: магистратура на стыке образования и индустрии
Открыт набор на первую в России индустриальную программу «Светодиодные технологии и оптоэлектроника» Университета ИТМО

Международная онлайн-дискуссия «Квант будущего»
Фонд Росконгресс, Госкорпорация «Росатом», Российский квантовый центр и научно-популярное издание N+1 завершают серию международных онлайн-дискуссий «Квант будущего», где лидеры индустрии и ведущие мировые ученые обсуждают, как квантовые технологии уже изменили наш мир, и с какими вызовами помогут справиться в будущем.
Заключительная дискуссия «Квантовая революция: профессии будущего и трансформация образования» состоится 8 июля в 17:00 по московскому времени.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Супергибридный материал для хранения водорода. Двумерная соль. Существование виртуальных мультиферроиков подтверждено. Чёрные бабочки. Служение науке и немного поэзии.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2020 году
коллектив авторов
2 - 5 июня пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.