Сканирующая зондовая микроскопия

Автор: Д.М.Иткис (аспирант ФНМ МГУ)

Лектор:  Иткис Даниил Михайлович

В начале 1980 сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) потрясли мир первыми изображениями поверхности кремния, на которых можно было различить отдельные атомы в структуре. С тех пор прошло уже несколько десятилетий и сканирующая зондовая микроскопия стала одним из наиболее важных и информативных методов в исследовании поверхности материалов и в нанотехнологии. Сегодня СЗМ позволяет производить самые разные операции, начиная с простого анализа шероховатости поверхности, заканчивая получением впечатляющих трехмерных изображений отдельных атомов, наноструктур или живых клеток! Курс «Введение в Сканирующую Зондовую Микросокпию» рассчитан на людей, которые никогда не сталкивались с СЗМ или имеют только общие представления о зондовой микроскопии. Основной целью этого курса является знакомство с возможностями, которые дает зондовая микроскопия, и простое объяснение принципов работы микроскопов, понимание которых в дальнейшем помогло бы читателям граммотно использоватьСЗМ для решения своих исследовательских задач и правильно интерпретировать полученные с помощью СЗМ результаты. Изучение этого курса не требует каких-либо специальных знаний, выходящих за пределы простейших разделов математики и физики, преподаваемых на младших курсах ВУЗов. Физические основы работы СЗМ объясняются в рамках курса «на пальцах» и без привлечения сложных математических моделей; основной упор сделан на те теоретические разделы, понимание которых особенно важно на практике.

План лекций:

Возможности и общие принципы сканирующей зондовой микроскопии

Общее предстваление о СЗМ, методах объединенных под общим названием «СЗМ» и их возможностях.

Сканеры зондовых микроскопов

Сканер – одна из самых важных частей микроскопа – оказывает огромное влияние на формирование результатов измерений. Раздел знакомит с принципами работы сканеров и с искажениями изображений, вызванными порой работой сканера.

Зонды для СЗМ

Именно зонд «собирает» первичную информацию об исследуемом объекте. Правильный выбор зонда – это половина успеха в решении задачи на СЗМ, поэтому этот раздел рассказывает о зондах и их роли.

Сканирующая туннельная микроскопия

Туннельная микроскопия основана на туннелировании электронов из зонда в образец. Раздел кратко рассматривает физические основы данного вида микроскопии, а также рассказывает о возможностях туннельной спектроскопии.

Контактная атомно-силовая микроскопия

В этом разделе речь идет о исследовании поверхности, когда зонд находится в контакте с образцом. Рассматриваются силы, действующие между образцом и зондом и схема работы микроскопа в данном режиме.

Неконтактная и полуконтактная атомно-силовая микроскопия

Раздел рассказывает об осциляционных методах исследования топографии. Рассматриваются основные закономерности колебаний зонда, физические основы данных методов, а также фазовая микроскопия.

Исследование свойств поверхности методами СЗМ

СЗМ – это метод исследования не только топографии, но и целого ряда механических, электрофизических и магнитных свойств поверхности. Данный раздел повествует о самых распространенных методах визуализации свойств поверхности.

Примеры использования СЗМ для решения задач в материаловедении и нанотехнологии

В этом разделе приведены некоторые реальные примеры использования СЗМ в научной практике.