Предпринятые в прошлом году совместные усилия НТ-МДТ и Thermo Fisher Scientific, одного из главных производителей научных приборов в мире, привели к разработке комбинированного АСМ/Раман прибора, способного к одновременной записи АСМ изображений и рамановских изображений в определенных диапазонах волн, включая полученные с применением Зондово-усиленной рамановской спектроскопии. Возможности этого инструмента были проверены в целом ряде исследований различных материалов, полученные данные были представлены в Примерах применений “Характеризация материалов с применением комбинированного АСМ/Раман микроскопа” и на Вебинаре НТ-МДТ от 12 января. В настоящее время проводятся скоординированные конструктивные работы, наработки по применениям, предпринимаются меры по организации и стимулированию сбыта от обеих компаний для успешного продвижения инструмента в США и во всем мире.
АСМ/Раман прибор, базирующийся на сканирующем зондовом
микроскопе ИНТЕГРА Спектра (НТ-МДТ) и рамановском микроскопе Scientific™ DXR™
Количественная Наномеханика с применением HybriD™ Mode
Существенными возможностями АСМ являются локальные наномеханические измерения, которые могут быть реализованы с применением контактного, колебательных резонансного и нерезонансного методов. Модули упругости и работы адгезии могут быть получены из силовых кривых. Наиболее эффективно это может быть сделано с применением HybriDTM Mode, когда количественные карты с распределением этих параметров могут быть получены одновременно с изображениями рельефа. Достоверность количественных измерений проверена на наборе тестовых образцов чистых полимеров (полистирол и два различных полиэтилена) с макроскопическими модулями Юнга в диапазоне от десятков MPa до нескольких ГПа. Мы подробно исследовали эту функциональность, и в случае гетерогенных образцов мы достигли отображения упругого модуля с разрешением лучше 100 нм. Пример отображения модуля с высокой разрешающей способностью приведен для карты распределения (512х512) модуля упругости полиэтилена высокой плотности (HDPE), см. ниже.
На этом изображении аморфный межламеллярный слой шириной 10 нм хорошо заметен на карте и на связанном с ней поперечном сечении. Больше примеров отображения с высокой разрешающей способностью механических свойств полимеров будет показано на предстоящем Вебинаре НТ-МДТ 12 февраля. В другом подходе к локальным наномеханическим свойствам мы исследуем использование кривых амплитуда-расстояние, которые получены с использованием амплитудно-модуляционного метода. Анализ этих кривых с точки зрения моделей деформации твердого тела сложен из-за нетривиального соотношения между амплитудой/фазой и силой взаимодействия зонд-образец. Решение этой проблемы предложено в статье “Modeling and Measurements in Atomic Force Microscopy Resonance Modes” by S. Belikov et al, которая принята к публикации в American Control Conference, 2015. В настоящее время проводится экспериментальная проверка этого подхода.
Вести из лабораторий
В офисе Темпе мы высоко ценим запросы исследователей относительно различных возможностей наших зондовых микроскопов, и мы рады помочь им, исследуя их образцы. В одном из таких взаимодействий с Salman Manzoor (Holman Lab, ASU) мы провели исследования рельефа поверхности кремния высотой в несколько мкм. Такие профили – существенная особенность черного кремния – фоточувствительного элемента солнечных батарей. Мы выполнили эти измерения на сканирующем зондовом микроскопе TITANIUM, используя высоко‑аспектные зонды c монокристаллическими алмазными остриями. Ниже приведены два примера этих исследований. На первом изображении рельефа показаны пирамиды Si, а на втором 3D изображении показаны “перевернутые” пирамиды. Профили поперечного сечения показывают перепады высот в диапазоне на 6-8 микронов. Точная оценка рельефа образцов черного Si и его корреляции со световыми ловушками важна для повышения эффективности солнечной батареи.
