|
 Алихан: Включает демонстрацию. Я
|
| бет | 1/2 | | Дата | 12.11.2023 | | өлшемі | 0,57 Mb. | | #44207 | | түрі | Урок |
| Сценарий к открытому уроку (каз)
Алихан: Включает демонстрацию.
Я: Приветствие. Тема открытого урока: Нанотехнологияларды қолдану.
Соңғы дәрісте сканерлеуші зондты микроскоптардың негізгі түрлерін зерттеп, келесі ақпаратқа қол жеткіздік…
Слайд № 5 - Сканерлеуші зондты микроскоптардың нанотехнологиядағы негізгі аналитикалық құралдар болып табылатын екі негізгі түрі бар: туннельдік микроскоптар және атомдық күш микроскоптары.
Слайд № 6 – Сканерлеуші туннельдік микроскопты (СTM), зондты микроскоптар тобының біріншісі, 1981 жылы швейцариялық ғалымдар Герд Бинниг пен Генрих Рорер ойлап тапты. Олар өз жұмыстарында бұл атомдық деңгейге дейін кеңістіктік рұқсаты бар бетті зерттеудің өте қарапайым және өте тиімді әдісі екенін көрсетті. Бұл әдіс бірқатар материалдардың бетінің атомдық құрылымын және, атап айтқанда, кремнийдің қалпына келтірілген бетін визуализациялаудан кейін нақты танылды.
Сканерлеуші туннельдік микроскоптың негізгі компоненттері:
1. Атомдық үшкір ине. Инелер әдетте металл сымнан жасалған (мысалы, W, Pt-Ir, Au). Атомдық үшкір ұшты дайындау процедурасы ұшты алдын ала өңдеуді (механикалық жылтырату, жоңқалау немесе электрохимиялық ою сияқты) және одан кейін СВВ камерасында өңдеуді (күйдіру, өрісті булану немесе тіпті «жұмсақ ұсақтау» деп аталатын үлгінің бетіне тию сияқты әдістер арқылы орындалады.
2. Үлгі бетінің зерттелген аймағы бойынша иненің растрлық қозғалысына арналған сканер. Пьезоэлектрлік керамика сканерлерде электромеханикалық түрлендіргіштер ретінде пайдаланылады, өйткені олар 1 мВ-тан 1 кВ-қа дейінгі электр сигналын Å бөліктерінен бірнеше микронға дейінгі механикалық қозғалысқа түрлендіре алады.
3. Ине үлгісінің саңылау өлшемін басқаруға арналған электронды кері байланыс тізбегі.
4. Иненің орнын басқаруға, деректерді жинауға және деректерді кескінге түрлендіруге арналған компьютерлік жүйе.
5. Инені туннель контактісінің қашықтығындағы үлгіге жеткізу үшін, ал қажет болған жағдайда (мысалы, үлгіні өзгерту үшін) инені жеткілікті қашықтыққа (бірнеше мм) кері жылжыту үшін дөрекі жақындау жүйесі.
6. Дірілді оқшаулау. СTM тұрақты жұмыс істеуі үшін діріл әсерінен ұштық-үлгі саңылау қашықтығындағы өзгерістер ~0,01 Å аспауы қажет. Қажетті дірілді оқшаулау ішкі СTM құрылғысын инемен және үлгімен өте жұмсақ серіппелерде ілу арқылы қол жеткізіледі, ал тиімді дірілді сөндіруге ішкі STM құрылғысына бекітілген мыс пластиналарында қоздырылған құйынды токтардың өзара әрекеттесуі және магнит өрісі арқылы қол жеткізіледі. сыртқы тұрақты магнит.
Слайд № 7 - СTM-де бірнеше Ангстрэм (0,1 нм) қашықтықтағы үлгіге үшкір металл инені әкеледі. Үлгіге қатысты инеге шағын потенциалды қолданғанда туннельдік ток пайда болады. Бұл токтың шамасы экспоненциалды түрде үлгі мен ине қашықтығына байланысты. Үлгіден инеге дейінгі арақашықтықта 1 Å шамасында токтың әдеттегі мәндері 1-1000 пА құрайды. Сканерлеуші туннельдік микроскоп сканерлеуші зондты микроскоптар класының біріншісі болып табылады; атомдық күш және сканерлеуші жақын өрістік оптикалық микроскоптар кейінірек жасалды. Сканерлеу процесі кезінде ине үлгінің беті бойымен қозғалады, кері байланыстың арқасында туннельдеу тогы тұрақты сақталады және жер бетінің топографиясына байланысты бақылау жүйесінің көрсеткіштері өзгереді. Мұндай өзгерістер жазылады, солардың негізінде биіктік картасы құрастырылады. Басқа әдіс инені үлгінің бетінен белгіленген биіктікте жылжытуды қамтиды. Бұл жағдайда туннель ағынының шамасының өзгеруі тіркеледі және осы ақпарат негізінде жер бетінің рельефі құрастырылады.
Слайд №8 - Атомдық күш микроскопы – зерттелетін үлгінің бетімен консольдық иненің (зонд) әрекеттесуіне негізделген жоғары ажыратымдылықтағы сканерлеуші зондты микроскоп. Сканерлеуші туннельдік микроскоптан (СTM) айырмашылығы, ол органикалық молекулалармен (ДНК) жұмыс істеуге мүмкіндік беретін сұйықтық қабаты арқылы да өткізгіш және өткізбейтін беттерді зерттей алады. Атомдық күш микроскопының кеңістіктік ажыратымдылығы консоль өлшеміне және оның ұшының қисаюына байланысты. Ажыратымдылық атомдық көлденеңінен жетеді және одан тігінен айтарлықтай асып түседі. Атомдық күштік микроскоптың (АКМ) жұмыс істеу принципі зат атомдары арасында әрекет ететін атомдық байланыс күштерін пайдалануға негізделген. Екі атомның арасындағы аз қашықтықта итеруші күштер, ал үлкен қашықтықта тартымды күштер болады. Кез келген жақындап келе жатқан денелер арасында абсолютті ұқсас күштер әрекет етеді. Сканерленген атомдық күштік микроскопта мұндай денелер зерттелетін бет және оның үстінде сырғанау болып табылады. Әдетте, құрылғы бір немесе бірнеше атомнан тұратын ұштық аймағы бар зонд ретінде ұшты пайдаланады, ол үлгінің бетінде тегіс сырғитын консольге орнатылады. Консольдің шығыңқы ұшында (шыбықтың үстінде) лазер сәулесі түсіп, шағылысатын айна аймағы бар. Зондты біркелкі емес беттерге түсіріп, көтергенде, шағылысқан сәуле ауытқиды және бұл ауытқу фотодетектор арқылы тіркеледі, ал ұшының жақын атомдарға тартылу күші пьезоэлектрлік датчик арқылы тіркеледі. Фотодетектор мен пьезоэлектрлік сенсордан алынған деректер, мысалы, микрозонд пен үлгі беті арасындағы өзара әрекеттесу күшінің тұрақты мәнін қамтамасыз ете алатын кері байланыс жүйесінде пайдаланылады. Нәтижесінде нақты уақыт режимінде үлгі бетінің көлемдік рельефін салуға болады. Бұл әдістің ажыратымдылығы көлденеңінен шамамен 0,1-1 нм және тігінен 0,01 нм.
Достарыңызбен бөлісу: |
|
|
