Студ. Мустафаев М.Г.
Кафедра электронных приборов.
Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет)
Рассмотрены методы исследования структуры наноматериалов и их особенности.
Задачи получения достоверной информации о размерах кристаллов (слоев, включений и пор) и их распределения применительно к наноматериалам часто осложняются многими факторами. Поэтому желательно использовать, по крайней мере, два независимых метода. Эффективность результатов исследования наноматериалов зависит от правильного выбора и применения методов изучения их структуры.
Методы просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и рентгеноструктурного анализа (РСА) – это основные методы изучения структуры наноматериалов [1, 2]. В отдельных случаях используют спектры комбинационного рассеяния (рамановская спектроскопия, например, для определения диаметра графитовых нанотрубок), мессбауэровская спектроскопия (для измерения, например, размера кластеров железа по интенсивности линий спектра), измерение объема сорбированных газов (для определения эффективных диаметров открытых нанопор и наночастиц), рентгеновская абсорбционная спектроскопия (для расчета координационных чисел из экспериментальных кривых радиального распределения атомов), малоугловое рассеяние рентгеновских лучей и нейтронов (для оценки распределения наночастиц и нанопор по размерам) и др.
Кроме РСА важную информацию о форме и размере зерен дают электронно-микроскопические исследования. Измерение размера структурных составляющих наноматериалов осуществляется электронно-микроскопическими методами с помощью изображений прямого разрешения и темнопольных изображений с компьютерной обработкой результатов измерений для массивов, содержащих обычно не менее 1000 – 2000 кристаллитов.
Для изучения топографии поверхности пленок и изломов применяют сканирующий электронный микроскоп и атомно-силовой микроскоп.
Сканирующая туннельная микроскопия. Свойства поверхности образцов изучаются путем приложения небольшого напряжения (0,01 – 10 В) и регистрации туннельного тока в зазоре (примерно несколько атомных диаметров) между электропроводящим острием (зондом) и исследуемой поверхностью металлов, полупроводников и других проводящих материалов. Туннельный ток зависит от химического состава и особенностей рельефа. Эта информация дополняется данными спектроскопических измерений. Полученные результаты характеризуют топографию, химические и электронные свойства поверхности. С помощью сканирующего туннельного микроскопа можно не только осуществлять собственно микроскопические исследования с подробной аттестацией поверхностной структуры, но и зондом перемещать отдельные атомы по поверхности, т.е. проводить модификацию поверхности.
Атомно-силовая микроскопия. Сканированием с помощью зонда регистрируют вариации силового взаимодействия кончика иглы с исследуемой поверхностью. Игла расположена на конце специальной консольной балки (кантилевера), способной изгибаться под действием небольших сил взаимодействия ван-дер-ваальсового типа, возникающих между вершиной иглы и исследуемой поверхностью. Деформация кантилевера регистрируется с помощью чувствительных датчиков, что дает возможность после соответствующих преобразований воссоздать с высоким разрешением топографию исследуемой поверхности.
Высокоразрешающая просвечивающая электронная микроскопия. Для излучения тонких особенностей структуры наноматериалов используют высокоразрешающие просвечивающие электронные микроскопы с ускоряющим напряжением не менее 200 кВ, позволяющие получить разрешение по точкам не менее 0,20 нм. Информация о составе и кристаллической структуре изучаемых образцов можно получить микродифракционными исследованиями, а также регистрацией рентгеновского излучения, возбуждаемого взаимодействием электронного пучка с образцом.
За счет уменьшения диаметра пучка и повышения чувствительности детекторов удается добиться пространственного разрешения порядка 0,5 нм с пределом детекции около 100 атомов.
Сканирующая электронная микроскопия высокого разрешения. В сканирующих электронных микроскопах высокого разрешения изображение рельефа получают при сканировании пучком электронов по поверхности образца. Использование специальных катодов с полевой эмиссией значительно повышает эффективность получения качественных изображений с разрешением 1 – 1,5 нм.
Получение достоверной информации об исследуемых наноматериалах, их физико-химических и структурных свойствах существенно зависит от правильного выбора и применения методов исследования.
Список литературы
1. Штанский Д.В. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях // Российский химический журнал. 2002, Т.46. №5. С.81.
2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М.: Машиностроение. № 1, 2003.
Другие работы по теме:
Методы анализа эффекивности деятельности предприятия
Экономический анализ — это метод исследования и познания объективного действия экономических законов. Метод экономического анализа базируется на диалектическом материализме, что означает изучение материалистической диалектики в единстве анализа и синтеза, индукции и дедукции.
Методика и методология социологических исследований
СЕМИНАР 1. ПОНЯТИЕ СОЦИОЛОГИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ. ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ. Любая самостоятельная наука изучает объективную и субъективную реальность, используя определенную методологию и методику, с помощью которых познает мир, добывает новую информацию о сущности явлений. Становление и развитие социологии связано с изучением общества, получением научной информации о жизни общества.
Социология труда
Министерство высшего и профессионального образования Уральский государственный экономический университет КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА По социологии труда
Современная семья характеристики и типология
Программа социологического исследования Современная семья характеристики и типология Обоснование проблемы исследования. Наиболее важным, одно из составляющих в обществе является семья. Семья это ячейка общества. Семья это институт, со своими познаниями, проблемами и характеристиками… В зависимости от типологии семьи существует свой “мини институт”.
Методы психологии труда
Метод наблюдения. Метод опроса. Лабораторный эксперимент. Методы построения простых и сложных теоретических объектов. Преобразующие или конструктивные методы психологии труда.
Тревожность младшего школьника
СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………….3 Глава I. Теоретические основы исследования состояния тревожности §1. Понятие «тревожность», её виды, отличие от страха…………….5
Высшая школа и продвижение к науке
Вышая школа и продвижение к науке. Участие студента в исследовании - одино из наиболее эффективных методов для обучения высоко - квалифицированных специалистов пособных к принятию участия в быстро развивающемся научной и технологической революции.
Объемные наноструктурные материалы
Исследование уникальных свойств объемных наноструктурных материалов, обладающих необычной атомно-кристаллической решеткой, механические характеристики. Особенности моделей наноструктур, методы их получения, область применения; нанопроволоки и нановолокна.
Отчет 32 с
Пектральная теория операторов, методы гомогенизации, псевдодифференциальные операторы, разностные операторы, квантовая теория рассеяния, дифракция электромагнитных волн
Имидж организации 4
СОДЕРЖАНИЕ Стр. ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………….. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИМИДЖЕВОГО ПОВЕДЕНИЯ СОТРУДНИКОВ ОРГАНИЗАЦИИ …………………………………………………
Процесс маркетингового исследования
Процесс маркетингового исследования Процесс маркетинговых исследований включает следующие этапы и процедуры. Определение проблемы и целей исследования
Маркетинговое исследование как системное понятие
Маркетинговое исследование как системное понятие Ф. Котлер: «Маркетинговые исследования – это систематический сбор и объективная запись, классификация, анализ и представление данных, относящихся к проведению, потребностям, отношениям, мнениям и мотивациям и т.д. отдельных личностей, предприятий, государственных учреждений в контексте их предпринимательской, экономической, общественной, каждодневной деятельности».
Кабанов, Александр Викторович
Александр Викторович Кабано́в (род. 1962) — российский и американский учёный-химик. Биография Александр Кабанов родился 27 марта 1962 года в Москве, в семье В. А. Кабанова.
Нанотехнологии 3
Нанотехноло́гия — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами.
Пример применения инноваций
Извечная тяга человечества к перемене мест как в глобальном, так и в локальном смысле, всегда приносила доход предприимчивым соплеменникам. Захватывающее развитие средств передвижения начиная с доисторических паланкинов, через роскошные фаэтоны и до сверхзвуковых концепт каров, звезд нынешних автосалонов по всему миру… Наглядный пример развития технологий и воплощения пытливой мысли в безупречный механизм.
Аудит системы управления персоналом
Аудит системы управления персоналом Аудит системы управления персоналом представляет собой всестороннее исследование HR-системы на стратегическом, функциональном и линейном уровнях. Основными направлениями исследования являются
БОГОСЛОВСКИЙ Вадим Александрович
(Кандидат геолого-минералогических наук (1970), доктор геолого-минералогических наук (1993). Профессор кафедры геофизических методов исследования земной коры геологического факультета (1979).)
Камилло Гольджи
Гольджи, Камилло (Golgi, Camillo) (1844?–1926), итальянский гистолог, удостоенный в 1906 Нобелевской премии по физиологии и медицине (совместно с С.Рамон-и-Кахалем) за разработку гистологических методов исследования нервной системы.