Bài giảng Giới thiệu kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)

Bài giảng Giới thiệu kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) bao gồm những nội dung về kính hiển vi lực tĩnh điện, AFM Basics-Cantilever and photo detector, Tip Scanning AFM, Influence of tip geometry in imaging surface features,... Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Giới thiệu kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)Introduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy Giới thiệu kính hiển vi lực nguyên tử(AFM) 1.1Introduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy Tương tác điện từ mạnh hơn gấp 40 lần tương tác hấp dẫn Tương tác hấp dẫn van der Waals được gây ra bởi biến thiên trong chuyển động dipole điện của nguyên tử và phân cực lẫn nhau. Chúng tồn tại giữa các loại phân tử và nguyên tử và hiệu quả ở khoảng cách vài Å đến vài trăm Å. Lực giữa các nguyên tử ≈ r-7, giữa hai mặt ≈ r-3, giữa một hình cầu và một mặt phẳng ≈ r-2 Lực đẩy ở khoảng cách rất ngắn (≈ Å). F ≈ r-n, ở đó n > 8. Lực mao dẫn: một lớp nước ngưng tụ trên bề mặt mẫu ở độ ẩm bình thường, tip sẽ bị hút về phía mẫu bởi mặt lồi của giọt nước và bị dính trên mẫu. Đó là vấn đề quan trọng của ảnh AFM Lực từ Lực tĩnh điện Lực hoá học: liên kết ion, cộng hoá trị, kim loại (bị hút ở khoảng cách ngắn cỡ vài Å) Số nguyên tử của tip bị ảnh hưởng bởi phép đo, phụ thuộc bản chất của tương tác Mội trường phải được chú ý(khí, lỏng, rắn). Hằng số điện môi và lực vander walls bị ảnh hưởng bởi môi trường Quét là quá trình động học chẳng hạn như lực ma sát Mẫu không phải tinh thể rắn, biến dạng tĩnh điện hay phục hồi nguyên tử? Liên kết giữa tip và mẫu có thể dẫn đến sự sắp xếp lại tip và nguyên tử mẫu 1.2 Introduction to Nanotechnology1.3 Atomic Force Microscopy Introduction to Nanotechnology1.4 Atomic Force Microscopy Introduction to Nanotechnology1.5 Atomic Force Microscopy Introduction to Nanotechnology1.6 Atomic Force Microscopy Energy between charge pairs Atomic Force MicroscopyIntroduction to Nanotechnology • Tương tác ion-ion E=(Z1e)(Z2e)/4πεo x • ion- dipole vĩnh cửu: E=(Ze)µcosθ/4πεo x2 • Dipole vĩnh cửu-dipole vĩnh cửu: E=(constant)µ1µ2/4πεo x3 • Tương tácVan der waals: • Tương tác dipole vĩnh cửu-dipole cảm ứng E=(α1µ21+α2µ22)/4πεo x6 Tương tácIntroduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy • Tương tác mạnh, khoảng cách ngắn: ở khoảng cách rất gần, lực đẩy mạnh phất triển với ―x12‖ năng lượng E=ζ x-12 • Thế tương tác toàn phần, E=ζ x-12 – βx-6 • Hấp dẫn giữa các hạt dạng hình cầu được giả sử là tổng của những nguyên tử, phân tử riêng. • dE = -0.5 ρ2β/x6 dV1 dV2 (ρ: số nguyên tử trong một đơn vị thể tích) • Hai quả cầu xác định, (R>> x) E=-AR/12x • Bán kính khác nhau, R1 and R2  E=-AR1R2 /6x(R1 + R2) • Hai bề mặt, E=-A/(12 πx2) • Trong tất cả các trường hợp, A= ρ2 π2 β được gọi là ―hằng số Hamker‖ Kính hiển vi lực tĩnh điệnIntroduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy • Hai cơ chế dịch chuyển, cái đầu tiên là cho thấy địa hình • Cái thứ hai cho thấy, lực biến thiên giữ không đối tương ứng với độ cao nhận được trước đó, • Dò lực tĩng điện theo vị tríIntroduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy Cantilever AFM Tip Không có dòng giữa tip AFM và mẫu, vì thế mẫu Sample không cần dẫn. Nguyên tử của tip hấp dẫn nguyên tử mẫu bởi lực tương tác van der Waals.Introduction to Nanotechnology Atomic Force Microscopy Khi tip AFM được hút bởi bề mặt (gây cho cantilever bẻ cong), chùm laser lệch khỏi đầu cantilever—cho phép chuyển động của tip được đánh dấu. Laser Khi tip AFM được hút bởi bề mặt ( ...