Wady ostrza. Ponieważ ostrze ma duży promień niektóre elementy ukształtowania powierzchni nie są rejestrowane (fioletowy element)

Podobne dokumenty
Z. Postawa, Fizyka powierzchni i nanostruktury, Kraków

AFM. Mikroskopia sił atomowych

Mikroskop tunelowy skaningowy Scaning tuneling microscopy (STM)

Wiązania chemiczne. Związek klasyfikacji ciał krystalicznych z charakterem wiązań atomowych. 5 typów wiązań

1 k. AFM: tryb bezkontaktowy

NOWOCZESNE TECHNIKI BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ. Beata Grabowska, pok. 84A, Ip

Elementy teorii powierzchni metali

I. Wstęp teoretyczny. Ćwiczenie: Mikroskopia sił atomowych (AFM) Prowadzący: Michał Sarna 1.

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

Rodzaje mikroskopów ze skanującą sondą (SPM, Scanning Probe Microscopy)

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

Badanie powierzchni materiałów z za pomocą skaningowej mikroskopii sił atomowych (AFM)

Mikroskop sił atomowych

Atomy wieloelektronowe

Mikroskop sił atomowych (AFM)

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

Stany skupienia materii

Podstawy fizyki wykład 2

Mikroskopia skaningowa tunelowa i siłowa

Wykład 12 V = 4 km/s E 0 =.08 e V e = = 1 Å

Wykład 21: Studnie i bariery cz.2.

Elektronowa struktura atomu

Zasady obsadzania poziomów

M2 Mikroskopia sił atomowych: badanie nanostruktur.

M1/M3 Zastosowanie mikroskopii sił atomowych do badania nanostruktur

1.6. Ruch po okręgu. ω =

IX. WIĄZANIA CHEMICZNE

Fizyka powierzchni. Dr Piotr Sitarek. Katedra Fizyki Doświadczalnej, Wydział Podstawowych Problemów Techniki, Politechnika Wrocławska

O manipulacji w nanoskali

Ciała stałe. Ciała krystaliczne. Ciała amorficzne. Bardzo często mamy do czynienia z ciałami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami.

Mikroskopia Sił Atomowych (AFM)

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

Podział ciał stałych ze względu na strukturę atomowo-cząsteczkową

Własności magnetyczne materii

Budowa atomów. Atomy wieloelektronowe Układ okresowy pierwiastków

dr inż. Beata Brożek-Pluska SERS La boratorium La serowej

Zaawansowane Metody Badań Strukturalnych. Dyfrakcja rentgenowska cz.2 Mikroskopia Sił Atomowych AFM

Stara i nowa teoria kwantowa

Elektrostatyka, część pierwsza

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Przykładowe zadania/problemy egzaminacyjne. Wszystkie bezwymiarowe wartości liczbowe występujące w treści zadań podane są w jednostkach SI.

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

Atomy wieloelektronowe i cząsteczki

Wykład V Wiązanie kowalencyjne. Półprzewodniki

Zespolona funkcja dielektryczna metalu

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Wykład 5: Cząsteczki dwuatomowe

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas II LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

Dyfrakcja rentgenowska cz.2 Mikroskopia Sił Atomowych AFM

Momentem dipolowym ładunków +q i q oddalonych o 2a (dipola) nazwamy wektor skierowany od q do +q i o wartości:

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Elektryczność i magnetyzm

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Oglądanie świata w nanoskali mikroskop STM

Skaningowy mikroskop tunelowy STM

CZUŁOŚĆ CHEMICZNA W MIKROSKOPII SIŁ ATOMOWYCH

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

E e l kt k r t o r n o ow o a w a s t s r t u r kt k u t ra r a at a o t m o u

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

Nanostruktury i nanotechnologie

Odp.: F e /F g = 1 2,

WYZNACZANIE MODUŁU YOUNGA METODĄ STRZAŁKI UGIĘCIA

Wykład 16: Atomy wieloelektronowe

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

J6 - Pomiar absorpcji promieniowania γ

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas I LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

NMR (MAGNETYCZNY REZONANS JĄDROWY) dr Marcin Lipowczan

r. akad. 2012/2013 Podstawy Procesów i wykład XIII - XIV Zakład Biofizyki

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

1 i 2. Struktura elektronowa atomów, tworzenie wiązań chemicznych

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

Pasmowa teoria przewodnictwa. Anna Pietnoczka

Bioinformatyka wykład 11, 11.I.2011 Białkowa bioinformatyka strukturalna c.d.

Laboratorium nanotechnologii

Elementy pomiaru AFM

+ + Struktura cia³a sta³ego. Kryszta³y jonowe. Kryszta³y atomowe. struktura krystaliczna. struktura amorficzna

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Podstawowe prawa opisujące właściwości gazów zostały wyprowadzone dla gazu modelowego, nazywanego gazem doskonałym (idealnym).

BADANIA WARSTW FE NANOSZONYCH Z ELEKTROLITU NA BAZIE ACETONU

Wzajemne relacje pomiędzy promieniowaniem a materią wynikają ze zjawisk związanych z oddziaływaniem promieniowania z materią. Do podstawowych zjawisk

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Własności magnetyczne materii

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Spektroskopia fotoelektronów (PES)

Teoria pasmowa ciał stałych

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

Wykład z Chemii Ogólnej

Elementy teorii powierzchni metali

Transkrypt:

Wady ostrza Ponieważ ostrze ma duży promień niektóre elementy ukształtowania powierzchni nie są rejestrowane (fioletowy element) Ponieważ ostrze ma kilka zakończeń w obrazie pojawiają się powtórzone struktury (duchy).

Czy zawsze widzimy rzeczywistość? Obraz STM powierzchni grafitu To widzi mikroskop STM Rzeczywista struktura grafitu pierwsza warstwa druga warstwa Wynik obliczeń gęstości stanów STM mierzy lokalna gęstość stanów elektronowych!!!

Poniżej zobrazowano położenia zajętych i pustych stanów elektronowych atomów krzemu ulokowanych na powierzchni SiC(0001)-3x3. Poziomy zajęte Poziomy puste

Co możemy zobaczyć STM-em? Powierzchnia cienkiej warstwy Au P. Cyganik at al., IF UJ (111)Au P.Cyganik at al., IF UJ

Cs na GaAs(100) Atomy Cs

Ostrze STM Nanomanipulacje Metody elektryczne Atom Powierzchnia Schemat 1 Schemat 2 zaadsorbowany atom zostaje zlokalizowany i ostrze zostaje umieszczone nad nim ostrze jest obniżane do momentu, w którym oddziaływanie pomiędzy ostrzem i atomem jest wystarczające do trzymania atomu w czasie przesuwania ostrza ostrze jest przesuwane do właściwej pozycji ostrze jest usunięte znad atomu (dyfuzja stymulowana polem) n n n n zaadsorbowany atom zostaje zlokalizowany i ostrze zostaje umieszczone nad nim do ostrza zostaje podany krótki impuls napięciowy przenoszący atom z powierzchni na ostrze ostrze jest przesuwane do właściwej pozycji do ostrza zostaje podany impuls o przeciwnej polaryzacji przenoszący atom z ostrza na powierzchnię (parowanie polowe, elektromigracja)

Xenon on Nickel (110) Iron on Copper (111)

Iron on Copper (111)

Iron on Copper (111)

Liczydło atomowe Liczydło zrobiono z molekuł C-60 ustawionych wzdłuż uskoków na powierzchni miedzi M.T. Cuberes, R.R. Schlittler, J.K. Gimzewski Appl. Phys. Lett. 69 (1996) 3016.

Zapis informacji Ostra i twarda igła zostawia rysy a potem może to sama zobrazować - działa zatem jednocześnie jak głowica pisząca i czytająca.

A może by tak wziąć wiele igieł? Tak postąpili naukowcy z IBM w Zurichu oraz Uniwersytetu w Bazylei i skonstruowali układ wielu igieł nazywając go Milipede

Nanometryczna maszyna drukarska Przy pomocy Milipede uzyskali gęstość zapisu 500 Gbit/cm 2. Dyskietka 1.4 cala pomieści 20 Tbit (200 dysków 100GB) IBM Zurich

STM

A co zrobić, gdy próbka jest nieprzewodząca? Czy neutralne atomy mogą oddziaływać ze sobą? 1 2 p 1 chwilowy moment dipolowy atomu 1 Pole elektryczne E 1 w odległości r od dipola p 1 ~ p 1 /r 3 Moment dipolowy p 2 indukowany w atomie 2 przez pole E 1, p 2 = α 2 Ε 1 p 2 α p r 2 1 = α 2 E, gdzie α 2 polaryzowalność atomu 2 3 Energia potencjalna oddziaływania dwóch dipoli ε ε = p1 r 3 p 2 α2 p 6 r 2 1

Potencjał van der Waalsa Część odpychająca Potencjał van der Waalsa V(r) = 4ε σ r 12 6 σ r Potencjał oddziaływania pomiędzy dwoma wzajemnie indukującymi się dipolami. Odpychanie występuje ze względu na: zakaz Pauliego (utrudnia nakładanie się orbitali elektronowych), odpychanie elektrostatyczne jąder, które przy niewielkich wzajemnych odległościach nie są już całkowicie ekranowane przez otaczające je elektrony.

Energia potencjalna Jak wykorzystać siły van der Waalsa? Część odpychająca Odległość Część przyciągająca Montujemy atom na sprężystej belce Badamy siłę oddziaływania atomu z powierzchnią poprzez pomiar wygięcia belki FWaalsa 10-10 N Bardzo słabe oddziaływanie Bardzo czuła detekcja

Mikroskop sił atomowych - AFM Promień lasera Detektory optyczne Ostrze Belka Odchylenie belki wywołane działaniem siły van der Waalsa mierzymy poprzez detekcję przy użyciu układu detektorów optycznych odbicia promienia lasera od belki Próbka

Ostrze mikroskopu AFM STM Oddziałuje jeden atom AFM O ile przygotowanie dobrego ostrza do mikroskopu STM jest stosunkowo proste, to wykonanie dobrego ostrza do mikroskopu AFM jest bardzo trudne. Ostrze do mikroskopu AFM (tip) jest zamontowane na belce (cantilever). Wybór odpowiedniej belki oraz ostrza zależy od konkretnego zadania badawczego. Oddziałuje wiele atomów Przykładowe ostrza do mikroskopu AFM

Jaką belkę wybrać? Jeżeli chcemy badać morfologię powierzchni to belka, na której zamocowane jest ostrze powinna mieć stałą sprężystości znacznie mniejszą od stałej sprężystości badanej próbki. Jednak jeżeli interesuje nas pomiar stałej sprężystości próbki lub np. chcemy zbadać zjawisko tarcia w skali atomowej, to powinniśmy użyć belki o stałej sprężystości większej niż stała sprężystości badanej próbki. Ostrze Belka

Rodzaje pracy Mod kontaktowy Ostrze jest w kontakcie z powierzchnią. Mierzymy wygięcia belki w trakcie przesuwu po powierzchni Zmieniamy odległość z tak, aby wygięcie było stałe. Notujemy odległości z(x,y) Ostrze może niszczyć powierzchnię

Rodzaje pracy Mod bezkontaktowy Ostrze unosi się nad powierzchnią (bardzo słaba siła) k eff = k ω 0 = belki F z k eff m Zmiana siły oddziaływania powoduje zmianę częstośc rezonansowej Zmiana częstości rezonansowej powoduje zmianę amplitudy Mierzymy zmianę amplitudy drgań Zmieniamy odległość z tak, aby amplituda drgań była stała

Mikroskop sił poprzecznych (Lateral Force Microscope) -LFM Ostrze jest w kontakcie z próbką Mierzymy przechył belki przy ruchu bocznym Uzyskujemy informację np. o tarciu Mikroskop magnetyczny Ostrze jest pokryte materiałem magnetycznym Mierzymy strukturę magnetyczną próbki

Zastosowanie Izolatory, materiały organiczne, biologiczne, itp. 8x8 nm Powierzchnia kryształu KBr Po zbombardowaniu elektronami KBr M. Szymoński at al., IFUJ

Żywe erytrocyty Obraz komórek krwi uzyskany w buforze fosforanowym (PBS) M. Targosz, P. Czuba, M. Szymoński, IFUJ

Animacje zjawisk powierzchniowych Rozpylanie powierzchni Ag{111} jonem Ar o energii kinetycznej 100 ev Rozpylanie powierzchni Ag{111} jonem 4 kev Ar Rozpylanie powierzchni Ag{111} jonem Ga o energii kinetycznej 15keV Rozpylanie powierzchni Ag{111} fulerenem C60 o energii kinetycznej 15keV Powstawanie krateru na powierzchni Ag{111} bombardowanej jonem C60 o energii kinetycznej 15 kev Generacja fal uderzeniowych w krysztale srebra bombardowanego fulerenem C60 o energii kinetycznej 15 KeV

Animacje zjawisk powierzchniowych Emisja molekuł benzenu z monowarstwy benzenu ułożonej w rekonstrukcji (3x3) na powierzchni Ag{111} pod wpływem bombardowania 1 kev Ar Desorpcja molekuł benzenu z monowarstwy ułożonej w rekonstrukcji 3x3 na powierzchni Ag{111} bombardowanej jonem 4 kev Ar Emisja molekuł benzenu z warstwy organicznej o grubości 3 monowarstw osadzonych na podłożu Ag{111} bombardowanym jonami 4 kev Ar Desorpcja zestalonego kryształu Ar o temperaturze 15K pod wpływem bombardowania jonem Ar o energii 70 ev Desorpcja zestalonego kryształu Ar o temperaturze 15K pociskiem Ar o energii kinetycznej 2 kev Molekularny ludzik - emisja molekuł benzenu z powierzchni Ag{111} pokrytej warstwą benzenu w rekonstukcji 3x3 po uderzeniu pociskiem 8keV Kr

Żródła internetowe wykładu http://users.uj.edu.pl/~ufpostaw/index_pl.html Autor: dr hab. Zbigniew Postawa