Методы сканирующей зондовой микроскопии Мунавиров Б.В., Физический факультет, КГУ

Под пространственным разрешением оптического микроскопа (ОМ) подразумевают минимальное расстояние x между объектами, при котором их еще можно различить. Фундаментальное ограничение пространственного разрешения ОМ является следствием волновой природы света и возникает из-за дифракции световых волн на наблюдаемых объектах. Расчет, который впервые был выполнен немецким физиком Г. Гельмгольцем в 1874 году на основе известного критерия Рэлея, определяет максимальное теоретическое разрешение ОМ как где - длина волны оптического излучения, n – показатель преломления среды, α – апертура объектива микроскопа (половина входного угла объектива - угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив микроскопа). Величину принято называть числовой апертурой и обозначать NA. Из формулы видно, что увеличение NA ведет к улучшению разрешения оптического прибора.

Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) Сканирующая силовая микроскопия

Сканирующая туннельная микроскопия 1 2

1.Режим постоянного туннельного тока 2.Режим постоянной высоты

- Кантилевер (микрозонд) построчно перемещается в плоскости x-y относительно образца с помощью пьезотрубки (пьезодвигателя). -Изгиб балки кантилевера регистрируется с помощью фотодиода по отклонению отраженного от балки канилевера лазерного луча. - Цепь обратной связи поддерживает заданную (минимальную) силу взаимодействия иглы кантилевера с поверхностью ( в контактном режиме измерений) Сканирующая силовая микроскопия

Микрозонд - кантилевер АСМ. ( Фотографии получены на электронном микроскопе).

АСМ-изображение поверхности интегральной схемы

АСМ-изображения на воздухе эритроцитов при различном увеличении Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН 35х35 мкм 11х11 мкм 9х9 мкм

Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН АСМ-изображение фрагмента эритроцита (размер скана 4х4 мкм)

АСМ-изображение мембраны эритроцита (размер скана 400х400 нм) Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ РАН

Перемещение отдельных атомов ксенона вдоль поверхности с помощью иглы СТМ 5 нм

«Загон» из атомов Fe на поверхности Cu и стоячие волны электронной плотности внутри «загона»

Изображения, полученные на поверхности Ti, с помощью его локального окисления

Спасибо за внимание!