Атомно-силовая микроскопия - Сергей Лучкин

Тема: «Атомно-силовая микроскопия: как исследовать поверхность с разрешением до отдельных атомов»
Как учёные изучают поверхность и её свойства. Что можно узнать о поверхности объекта методами атомно-силовой микроскопии и как это выглядит.
Лектор: Лучкин Сергей, PhD в области материаловедения, научный сотрудник центра по электрохимическому хранению энергии Сколковского института науки и технологий.
-----------------------------------------------------
Подписывайтесь на наш канал / @kurilka_gutenberga
Группа в Вконтакте - kurilka.gutenberga
Группа в Facebook - / kurilkagutenberga

[@grigoryegorov3691]

На картинке не Мона Лиза, а Мэрелин Монро была изобржена, по-моему :) Хоть это и не имеет отношения к сути. По сути - отличная вводная, спасибо!

[@26071984g]

Замечательный прибор. Спасибо за знакомство с ним.

[@hekto_pyc9998]

Спасибо)

[@0308441]

Скажите пожалуста, когда и кто первым смог взвесить атом углерода и как он это смог сделать!?

[@user-ug4yn3bw9x]

Какова чувствительность пьезодатчика, то есть генерировать ток какой величины он может и при какой разности потенциалов? Каково перемещение механической части в горизонтальном направлении, то есть шаг иголки ?

[@vanotank1645]

а где базу данных посмотреть можно, что вы на изучали или это секретно? Почему бы в таблицу Менделеева не добавить картинок.

[@user-nh5ej8sr4w]

В каждом слайде описывают, что сканировали.

[@romanshmel6755]

В нашэм селе такого не маем

[@user-ug4yn3bw9x]

Отдельные атомы в микроскоп вы не видите, вы наблюдаете рельеф поверхности, то есть распределение плотности электровещества по поверхности в двух направлениях ох и оу. Плотность электровещества представляет собой определенную концентрацию атомов на единичной площадке поверхности, которую графический анализатор воспринимает как точку, кружочки на рисунке не есть отдельные атомы, это есть совокупность атомов, разрешить которую позволяет шаг и радиус закругления контилливера Гарантировать, что на кончике сканера находится один атом вы не можете, как не можете гарантировать шаг механической системы десять в минус восьмой сантиметра. Скажите, каким датчиком вы этот шаг измерили. Расскажите, как осуществляется фотографический режим съемки? Из выступления не понятен даже физический принцин регистрации профиля поверхности. Что и чем вы измегяете? Силу ли тока ищи разность потенциалов?

[@useluch]

Алевтина Капранова, в этот микроскоп мы можем видеть отдельные атомы на поверхности. Принцип раскрыт на уровне, достаточном для непрофессиональной аудитории. Ваши вопросы требуют обширных ответов, которые сложно изложить в комментариях. В интернете в целом и в youtube в частности масса материалов для более глубокого погружения в тему. В открытом доступе есть многочасовые курсы лекций по этой теме. Если интересно, могу дать ссылки.

[@user-ug4yn3bw9x]

Атомно-силовой микроскоп позволяет разрешать отдельные атомы заявление слишком сильное. Разберемся во всем по порядку, а для этого сформируем такие понятия как 1 Что измеряет атомно- силовой микроскоп? (потенциал межатомного взаимодействия? пьезоток?) 2 между чем и чем он это измеряет и при помощи чего? 3 Что гарантирует нам шаг перемещения зонда-сканера вдоль поверхности ровно в один атом То есть нешбходимо прояснить физический принцип работы АСМ Начнем с конца. В основе работы АСМ лежит пьезоэлектрический эффект-при пропускании тока через контилливер он изменяет свои размеры и при этом разному количеству атомов на поверхности материала соответствует разная величина пьезотока. Картинка, которую строит компьютерная программа, изображает рельеф поверхности то есть определенную концентрацию атомов даже не в точке, а учестке пространства Вопрос заключается в том как обеспечить кулоновскую силу взаимодействия между отдельными атомами, а не группой атомов на поверхности иголки и поверхности материала? На этот вопрос ответа в докладе нет Каким образом фотодиод обеспечивает выбор прицела в один атом ответа нет и поэтому говорить что АСМ зонзирует отдельные атомы преувеличение, он измеряет пьезоток, вызванный разницей потенциалов(разницей плотности электровещества) на поверхности иголки и на поверхншсти материала. Хомо вульгарис пишет мне коментарии в недопустимо грубом тоне, дискусов с хамами не приемлю!

[@useluch]

Я частично отвечу на вопросы, но вдаваться в детали, разумеется, не буду, так как формат комментариев под видео для этого не подходит. Во первых, это не доклад, а научно-популярная лекция для широкой аудитории с ограничением по времени в полчаса. Во вторых, атомно-силовой микроскоп измеряет взаимодействие между зондом и образцом. Как это делается - в лекции сказано и показано. В третьих, первые эксперименты и первые изображения с атомарным разрешением были получены без помощи компьютеров и графических программ, а с использованием аналоговых устройств. Затем стали использоваться компьютеры, потому что это удобнее. Использование графических программ для визуализации данных сильно упрощает жизнь экспериментаторов, но ничего по сути не меняет. В четвёртых, взаимодействие происходит между группами атомов, о чём опять же сказано в лекции, а также сказано, как ослабить это взаимодействие, чтобы добиться атомарного разрешения. В пятых, это именно атомарное разрешение, где определяются положения индивидуальных атомов на поверхности, более того - отдельных точечных дефектов. На эту тему есть масса публикаций - смотрите ссылки в презентации. Производители микроскопов также выкладывают подобные изображения в галерее изображений на своих сайтах для демонстрации возможностей своих микроскопов. Более того, родственным методом - сканирующей туннельной микроскопией - из отдельных атомов выкладывают слова и создают мультики (поищите на youtube "A Boy And His Atom: The World's Smallest Movie" и погуглите IBM AFM). Наконечник зонда острый и шероховатый, и практически всегда есть атом, находящийся ближе других к поверхности образца. Так как получаемое изображение - это свёртка геометрии зонда и поверхности образца, то если на одинаковом расстоянии от поверхности образца оказывается более одного атома наконечника зонда, тогда получается изображение с артефактами (я сейчас говорю исключительно про атомарное разрешение). В таком случае зонд заменяется на новый. В шестых, кроме пьезосканера и фотодиода в микроскопе присутствует другая электроника, в частности синхронный усилитель (lock-in amplifier), который может очистить от шумов сигнал, который намного меньше этого шума. В седьмых, пьезосканер обеспечивает достаточную точность позиционирования зонда или образца для атомарного разрешения. В восьмых, зная элементы тензора поезоэлектрического коэффициента, мы может очень точно задавать перемещение пьезосканера, прикладывая к нему напряжение соответствующей величины. В девятых, для калибровки перемещения пьзосканера используются специальные калибровочные решетки, а также датчики перемещения (чаще всего ёмкостные) в режиме замкнутой петли. Ваше описание пьезоэлектрического эффекта и принципа работы микроскопа абсолютно неверно. Никакого пьезотока при работе микроскопа не измеряется. Если не разбираетесь в вопросе, но хотите разобраться - послушайте эту и другие лекции, почитайте книги и статьи. В ответе под другим вашим комментарием я предлагал дать ссылки на более детальные и научные лекции, но ответа не дождался. Более того, в презентации есть масса ссылок на научную литературу и на сайты производителей микроскопов с описанием принципов работы, а также ответы на ряд задаваемых вами вопросов. Мне кажется, вам просто хочется поспорить. Если же вы транслируете то, чему вас учат, то мой вам совет - бегите оттуда.

[@Nosferatu_rrr]

Как понял, это практически нано 3d принтер и при должном финансировании можно создать нанорепликантов.

[@user-nh5ej8sr4w]

Это не принтер. а сканер

[@Nosferatu_rrr]

@@user-nh5ej8sr4w эх, нет у вас фантазии. Зонд сканера настолько мал, что им можно двигать отдельные атомы на подложке, собирая их в структуры.

[@user-nh5ej8sr4w]

@@Nosferatu_rrr это всего лишь ваши фантазии. Физически не хватит зонду сил сдвинуть атомы. Как вы считаете для какой цели, в основном используется полуконтактный метод сканирования, а не контактный?

[@Nosferatu_rrr]

@@user-nh5ej8sr4w погуглите "IBM показала анимацию из атомов" Новость 2013 года.

[@user-nh5ej8sr4w]

@@Nosferatu_rrr Да, только в том эксперименте немного другая технология, основанная на сканирующем зондовом микроскопе. И перемещение атомов идет на плоской поверхности. Технически это очень сложно, и практический результат пока сомнительный(.

[@ZhansDoIT]

ПРЕВОСХОДНО!

[@user-ug4yn3bw9x]

Графическая компьютерная программа может построить что угодно, хоть шарики, хоть звездочки, а физический принцип построения профиля новерхности не раскрыт совершенно. Что вы строите, что измегяет и чем Концентрацию атомов, а не отдельные атомы вы видите, гарантировать разрешение отдельных атшмшв вы не можете, не можете гарантировать шаг движениия сканера по поверхности десять в минус восьмой сантиметра, чем вы его контролируете. Что меряете ? Силу ли тока между кончикшм иголки и поверхностью или же разность потенциалов между группой атомов на поверхности и на кончике иголки? Где гарантия, что на кончике иголки находится один атом, а не несколько и что ток создает один атом, а не несколько поверхностных атомов?

[@vkViV]

Что ты несёшь вообще? Там ясно сказали, что игла 50 ангстрем - это группа атомов. Ты нихрена не вдупляешь науку атомарно-силовой микроскопии

[@user-ug4yn3bw9x]

Хам трамвайный, тебе говорят что атомы отдельные ты этим методом не разрешаешь, въезжай скорее и чеши репу. Даже физический принцип метода не раскрыт !

[@user-ug4yn3bw9x]

Чтобы осуществлять поатомное сканирование необходимо констатировать факт, что на кончике иглы находится ровно один атом, а также ход контилливера вдоль поверхности десять в минус восьмой. Каким датсиком измеряется ход контилливера, и каким методом установлено, что на кончике иголки один, а не скажем три атома?

[@vkViV]

@@user-ug4yn3bw9x тебе просто стоит почитать литературу по этому поводу... Тут никто объяснять тебе ничего не собирается

[@vkViV]

Обычно в приборе в качестве зонда используется игла с площадью острия в один или несколько атомов