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

 

Вольфрамовый зонд
Вольфрамовый зонд

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

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.