Атомна силова мікроскопія
А́томна силова́ мікроскопі́я — вид сканувальної зондової мікроскопії, призначений для дослідження мікротопографії молекули з точністю до окремого атома.
Історія створення
Сканувальний тунельний мікроскоп (СТМ) — перший із родини зондових мікроскопів — був винайдений 1981 Г. К. Біннігом і Г. Рорером. У їхніх працях доведено простоту й ефективність дослідження за допомогою СТМ поверхонь із просторовою роздільною здатністю аж до атомарної; візуалізовано атомарну структуру поверхні низки матеріалів. 1986 за створення СТМ ученим було присуджено Нобелівську премію з фізики. Невдовзі було створено атомно-силовий (АСМ), магнітно-силовий (МСМ), електросиловий (ЕСМ), ближньо-оптичний (БОМ) мікроскопи та багато інших приладів зі схожими принципами роботи.
Принцип роботи
Принцип роботи атомної силовой мікроскопії полягає в реєстрації силової взаємодії між поверхнею досліджуваного зразка й зондом. За зонд править нанорозмірне вістря, розташоване на кінці пружної консолі — кантилевера. Сили, що діють на зонд із боку поверхні, призводять до вигину консолі — насамперед так звані сили Ван-дер-Ваальса, що з наближенням зонду до досліджуваного об’єкта спочатку притягують вістря до поверхні зразка, а згодом відштовхують. Поява височин або западин під вістрям спричинює зміни сил, що діють на зонд, а отже, до зміни величини вигину кантилевера. Мікроскопіч. рух вістря вгору і вниз під час пересування над поверхнею фіксується п’єзоелектричним сенсором. Реєструючи величину вигину, монітор керувального комп’ютера створює зображення поверхні, що досліджується. Гранична роздільна здатність АСМ сягає атомних розмірів. Для вивчення поверхні зразка з роздільною здатністю атомного рівня застосовують СТМ. Скануючи поверхню зразка, вимірюють струм за постійної напруги (або, навпаки, напругу за струму постійного); за допомогою сигналу, що з’являється, одержують «атомну» роздільну здатність. Для вивчення поверхні матеріалів використовують також автойонний проектор — вакуумний прилад, до якого напускають робочий газ (зазвичай гелій). Між досліджуваним об’єктом у вигляді вістря та флуоресцентним екраном прикладається електричне поле, напруженість якого на кінчику вістря сягає значень, достатніх для йонізації атомів гелію. Йони прискорюються в напрямку від кінчика вістря; інтенсивність плям на флуоресцентному екрані відображає положення атомів на кінчику вістря. Збільшення інтенсивності плям дорівнює відношенню відстані від вістря до екрана — радіусу вістря. Для отримання чіткої картини бажаним є осадження зразка до кріогенних температур.
Значення методу
Розвиток методів сканувальної зондової мікроскопії істотно розширив можливості дослідження структури поверхні плівок, мезоструктур і наноструктур, кристалів, зокрема монокристалів вісмуту; уможливив різні способи вивчення модифікації структури поверхонь.
Література
- Головин Ю. И. Введение в нанотехнику. Москва, 2007. #Грабов В. М., Демидов Е. В., Комаров В. А. Атомносилова мікроскопія поверхні кристалів і плівок вісмуту // Термоелектрика. 2009. № 1.
- Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии. Москва, 2009.
- Антонюк В. С., Тимчик Г. С., Бондаренко Ю. Ю. та ін. Методи та засоби мікроскопії. Київ, 2013.
- Іванців Р. Д., Дупак Б. П. Методи дослідження поверхні зразка за допомогою атомно-силового мікроскопу на основі кантелівера механічного типу // Наук. вісник Нац. лісотех. ун-ту України. 2013. Вип. 23 (16).
- Sanders W. Atomic Force Microscopy : Fundamental Concepts and Laboratory Investigations. Boca Raton, 2019.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Атомна силова мікроскопія // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Атомна силова мікроскопія (дата звернення: 1.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 25.06.2022
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
