Анализ методов исследования наноматериалов - ABCD42.RU

Анализ методов исследования наноматериалов

Анализ методов исследования наноматериалов

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.

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.

Анализ методов исследования наноматериалов

Анализ методов исследования наноматериалов

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.

Читайте также  Анализ наружной рекламы

2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнологию. М.: Машиностроение. № 1, 2003.

Методы диагностики и исследования наноструктур и наноматериалов

Подразделы

  • Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная, магнитно-силовая и др.
  • Сканирующая электронная микроскопия
  • Просвечивающая электронная микроскопия, в том числе высокого разрешения
  • Люминесцентная микроскопия
  • Дифракционные методы (рентгеновские, электронные, нейтронные)
  • Рентгеновская спектроскопия (XAS, EXAFS и др.)
  • Электронная спектроскопия
  • Наногравиметрия (QCN)
  • Магнитно-резонансные методы
  • Методы локального и нелокального (Auger, XPS) анализа поверхности
  • Терагерцовая спектроскопия
  • Масс-спектрометрия
  • Нелинейно-оптические методы, в том числе рамановская спектроскопия
  • Фемто- и наносекундная спектроскопия
  • Биологические методы, основанные на амплификации

Статьи

  • XAFS
  • биологические моторы
  • биомиметические наноматериалы
  • биосовместимые покрытия
  • бислой
  • векторы на основе наноматериалов
  • дисперсность
  • дифракционное определение среднего размера областей когерентного рассеяния
  • ДНК
  • ДНК-микрочип
  • доставка генов
  • зонд
  • капсид
  • колебательная спектроскопия
  • край полосы поглощения
  • критическая температура мицеллообразования
  • липосома
  • макропоры
  • малоугловое нейтронное рассеяние
  • масс-спектрометр
  • масс-спектрометрия с лазерной десорбцией и ионизацией
  • мессбауэровская спектроскопия
  • микровесы
  • микроволновая спектроскопия
  • микроскопия зондовая
  • микротвердость
  • нанокапсула
  • нанометр
  • наносомы
  • область когерентного рассеяния
  • олигонуклеотид
  • олигопептид
  • отражательная электронная микроскопия
  • плазмида
  • поляритон
  • просвечивающий электронный микроскоп
  • протеом
  • протеомика
  • распределение по размерам (пор, частиц)
  • режимы измерений на СТМ
  • рентгеновская спектроскопия
  • рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
  • РНК
  • сканирующая зондовая микроскопия
  • сканирующая туннельная микроскопия
  • сканирующая туннельная спектроскопия
  • сканирующая электронная микроскопия
  • спектроскопия высокого разрешения характеристических потерь энергии электронами
  • спектроскопия резерфордовского обратного рассеяния
  • спектроскопия характеристических потерь энергии электронами
  • ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия
  • фермент
  • флуоресцентная микроскопия полного внутреннего отражения
  • флуоресцентная наноскопия
  • фонон
  • характеристическая вязкость
  • электронно-колебательная спектроскопия
  • эффект Мёссбауэра
  • ядерный магнитный резонанс

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано . 2010 .

  • Масс-спектрометрия
  • Методы локального и нелокального (Auger, XPS) анализа поверхности

Смотреть что такое «Методы диагностики и исследования наноструктур и наноматериалов» в других словарях:

векторы на основе наноматериалов — Термин векторы на основе наноматериалов Термин на английском nanomaterial based vectors Синонимы наноконтейнеры для направленной доставки веществ Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, антитело, бактериофаг, биодеградируемые полимеры,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

протеомика — Термин протеомика Термин на английском proteomics Синонимы Аббревиатуры Связанные термины активный центр катализатора, антитело, атомно силовая микроскопия, белки, биологические моторы, биологические нанообъекты, биосенсор, ван дер ваальсово… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

молекулярное распознавание — Термин молекулярное распознавание Термин на английском molecular recognition Синонимы Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, активный центр катализатора, антитело, белки, биомедицинские микроэлектромеханические системы, биосенсор,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

наномедицина — Термин наномедицина Термин на английском nanomedicine Синонимы молекулярная наномедицина Аббревиатуры Связанные термины «двуликие» частицы, абляция, доставка генов, антитело, бактериофаг, бактериохлорофилл, белки, биодеградируемые… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

фермент — Термин фермент Термин на английском enzyme Синонимы Аббревиатуры Связанные термины активный центр катализатора, белки, биологические моторы, биологические нанообъекты, биосенсор, генная инженерия, иммобилизация, кинезин, клетка, лаборатория на… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

олигопептид — Термин олигопептид Термин на английском oligopeptide Синонимы Аббревиатуры Связанные термины белки, биологические нанообъекты, биосенсор, высокоэффективная жидкостная хроматография, многофункциональные наночастицы в медицине, нанолекарство,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

нанокапсула — Термин нанокапсула Термин на английском nanocapsule Синонимы наносома, коллоидосома, пустотелая полимерная наноструктура Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, биологические нанообъекты, бислой, липосома, морфология наноструктур,… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

РНК — Термин РНК Термин на английском RNA Синонимы рибонуклеиновая кислота, ribonucleic acid Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, белки, биологические нанообъекты, биомиметика, генная инженерия, геном, ДНК, ДНК микрочип, клетка, нанолекарство … Энциклопедический словарь нанотехнологий

ДНК-микрочип — Термин ДНК микрочип Термин на английском DNA microarray Синонимы ДНК чип, DNA chip, Gene сhip, DNA chip Аббревиатуры Связанные термины биосенсор, геном, ДНК, ДНК зонд, лаборатория на чипе, РНК, олигонуклеотид Определение Миниатюрная пластина с… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Получение, диагностика и сертификация наноразмерных систем — ПодразделыМетоды нанесения элементов наноструктур и наноматериаловФизические методы (лазерные, электронно лучевые, ионно плазменные) осаждения слоев нанометровых толщинХимическое, термическое и электродуговое ocаждение из газовой фазы (в том… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Методы исследования наноматериалов

  1. Академическая и специальная литература
  2. Физика
  3. Практикумы, экспериментальная физика и физические методы исследования

Альфорд Т.Л., Фельдман Л.К., Майер Дж.В. Фундаментальные основы анализа нанопленок

  • формат pdf
  • размер 16.97 МБ
  • добавлен 19 декабря 2014 г.

Андреева О.В. и др. Экспериментальный практикум по оценке распределения частиц по размерам в наносуспензиях и наноэмульсиях

  • формат pdf
  • размер 1.38 МБ
  • добавлен 04 декабря 2016 г.

Антоненко С.В. Исследование пленок и наноструктур с помощью сканирующего зондового микроскопа

Асеев В.А., Золотарев В.М., Никоноров Н.В. Приборы и методы исследования наноматериалов фотоники

  • формат pdf
  • размер 8.97 МБ
  • добавлен 22 апреля 2015 г.

Бакеева Р.Ф., Вахитова О.Е., Разина И.С., Сопин В.Ф. Наноструктурированные среды. Изучение процесса солюбилизации методом абсорбционной спектроскопии в УФ — и видимой областях

  • формат pdf
  • размер 1,11 МБ
  • добавлен 04 мая 2015 г.

Бакеева Р.Ф., Разина И.С., Вахитова О.Е., Сопин В.Ф. Сертификация лиотропной нанопродукции с использованием метода малоуглового рассеяния нейтронов

  • формат pdf
  • размер 1,36 МБ
  • добавлен 21 мая 2015 г.

Бикбаева З.Г. и др. Микротвердость керамических материалов

Борисов С.Ф. Физические методы исследования атомных и наномасштабных объектов

  • формат ppt, pdf
  • размер 4.34 МБ
  • добавлен 13 сентября 2010 г.

Борман В.Д. (ред.) Физические основы методов исследования наноструктур и поверхности твердого тела

  • формат pdf
  • размер 6,46 МБ
  • добавлен 09 марта 2012 г.

Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля

  • формат pdf
  • размер 18,76 МБ
  • добавлен 03 июля 2013 г.

Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля

  • формат djvu
  • размер 10,71 МБ
  • добавлен 16 марта 2016 г.

Бубенчиков С.А., Газиева Е.Э. и др. Современные методы исследования материалов и нанотехнологий

  • формат pdf
  • размер 9,53 МБ
  • добавлен 10 декабря 2013 г.

Быков Ю.А., Карпухин С.Д., Полянский В.М. Определение твердости нанопокрытий

  • формат pdf
  • размер 929,25 КБ
  • добавлен 1 апреля 2015 г.

Векилова Г.В., Иванов А.Н., Ягодкин Ю.Д. Дифракционные и микроскопические методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов

  • формат djvu
  • размер 4.41 МБ
  • добавлен 29 октября 2010 г.

Вишератина А.К., Литвин А.П., Орлова А.О. Введение в спектроскопию наноструктур

Власов А.И., Елсуков К.А., Косолапов И.А. Конспект лекций по курсу Электронная микроскопия

  • формат pdf
  • размер 2,79 МБ
  • добавлен 1 апреля 2015 г.

Вознесенский Э.Ф., Шарифуллин Ф.С., Абдуллин И.Ш. Методы структурных исследований материалов. Методы микроскопии

  • формат pdf
  • размер 11,37 МБ
  • добавлен 03 февраля 2015 г.

Габдуллин П.Г., Костюченко З.А., Поречная Н.И. Физика нанокомпозитных материалов. Сканирующая зондовая микроскопия

  • формат pdf
  • размер 2,38 МБ
  • добавлен 19 июля 2014 г.

Гиндулин И.К., Юрьев Ю.Л. Технический анализ нанопористых материалов

Годымчук А.Ю., Двилис Э.С., Петюкевич М.С. Исследование поверхности наноматериалов с помощью сканирующей зондовой микроскопии

Горбунов В.А., Селезнева Н.В., Губкин А.Ф. Рентгеновские и нейтронные методы исследования наноматериалов

  • формат pdf
  • размер 2.69 МБ
  • добавлен 12 сентября 2010 г.

Гусенко И.В. Изучение методов сканирующей зондовой микроскопии

  • формат pdf
  • размер 551.97 КБ
  • добавлен 02 сентября 2011 г.

Дедкова Е.Г., Чуприк А.А., Бобринецкий И.И., Неволин В.К. Приборы и методы зондовой микроскопии

  • формат pdf
  • размер 3,32 МБ
  • добавлен 12 марта 2013 г.
Читайте также  Анализ рассказа Паустовского Кот Ворюга

Демиховский В.Я., Филатов Д.О. Исследование электронных состояний в низкоразмерных структурах методами сканирующей зондовой микроскопии

  • формат pdf
  • размер 2.17 МБ
  • добавлен 07 августа 2011 г.

Дорохин М.В., Кудрин А.В. Гальваномагнитные и оптические методы исследования полупроводниковых наноструктур

  • формат pdf
  • размер 1,99 МБ
  • добавлен 18 сентября 2012 г.

Жигалина О.М. Электронная микроскопия функционально активных наноразмерных материалов для микро- и наноэлектроники — Автореферат

Жу У., Уанг Ж.Л. (ред.) Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение

  • формат djvu
  • размер 12,27 МБ
  • добавлен 1 апреля 2015 г.

Жу У., Уанга Ж.Л. (ред.) Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применения

  • формат pdf
  • размер 28,24 МБ
  • добавлен 1 апреля 2015 г.

Закурко А.В. Разработка метода обнаружения и идентификации синтезируемых нанообъектов по их энергетическим характеристикам

Ильичев Э.А. Экспериментальные методы исследования и основы метрологии нанообъектов

  • формат pdf
  • размер 5,50 МБ
  • добавлен 11 января 2015 г.

Исследование материалов и покрытий методом атомно-силовой микроскопии

Катаев В.А. Методы измерений электрических и магнитных свойств функциональных материалов

  • формат pdf
  • размер 1,00 МБ
  • добавлен 24 октября 2015 г.

Катаев В.А. Методы измерений электрических и магнитных свойств функциональных материалов. Вопросы для самоконтроля

Катаев В.А. Методы измерений электрических и магнитных свойств функциональных материалов. Методические указания

Катаев В.А. Методы измерений электрических и магнитных свойств функциональных материалов. Программа дисциплины

  • формат pdf
  • размер 169,75 КБ
  • добавлен 15 октября 2015 г.

Катаев В.А. Методы измерений электрических и магнитных свойств функциональных материалов. Экзаменационные материалы

Кузнецов Д.К., Колосов В.Ю. Исследование наноматериалов методами сканирующей электронной микроскопии

Кузнецов Д.К., Колосов В.Ю. Программа дисциплины Исследование наноматериалов методами сканирующей электронной микроскопии

  • формат pdf
  • размер 259,80 КБ
  • добавлен 20 октября 2015 г.

Кузько А.Е., Кузько А.В. Основы применения масс-спектрометрических методов в нанодиагностике

  • формат pdf
  • размер 964,90 КБ
  • добавлен 19 августа 2015 г.

Кузьмичева Г.М. Рентгенография наноразмерных объектов. Часть 1

  • формат pdf
  • размер 1.31 МБ
  • добавлен 30 июля 2011 г.

Кузьмичева Г.М. Рентгенография наноразмерных объектов. Часть 2

  • формат pdf
  • размер 10,91 МБ
  • добавлен 23 сентября 2012 г.

Курсовая работа — Современные методы изучения вещества: просвечивающий электронный микроскоп

Лаврушина С.С., Артамонова О.В. Ренгенография в неорганической нанохимии

  • формат pdf
  • размер 484,76 КБ
  • добавлен 19 марта 2012 г.

Лапшин Р.В. Объектно-ориентированное сканирование для зондовой микроскопии и нанотехнологии

Макаров Г.Н. Кинетические методы определения температуры кластеров и наночастиц в молекулярных пучках

Макарова Л.Г. Применение метода рентгеноэлектронной спектроскопии для исследования химического строения металлоуглеродных нанотрубок

Марычев М.О., Горшков А.П. Практическое руководство по оптической спектроскопии твердотельных наноструктур и объёмных материалов

  • формат pdf
  • размер 1.16 МБ
  • добавлен 07 августа 2011 г.

Методы и приборы для анализа электронных компонентов в микро — и наномасштабе

  • формат doc
  • размер 14,02 МБ
  • добавлен 13 февраля 2015 г.

Методы исследования наноматериалов и их диагностика

Молодкин В.Б. и др. Дифрактометрия наноразмерных дефектов и гетерослоев кристаллов

  • формат pdf
  • размер 8.33 МБ
  • добавлен 07 января 2011 г.

Мошников В.А. (ред.) Диагностика материалов методами сканирующей зондовой микроскопии

  • формат pdf
  • размер 5,73 МБ
  • добавлен 10 апреля 2013 г.

Мошников В.А., Спивак Ю.М. Атомно-силовая микроскопия для нанотехнологии и диагностики

  • формат pdf
  • размер 3.24 МБ
  • добавлен 21 мая 2011 г.

Мошников В.А., Спивак Ю.М., Алексеев П.А., Пермяков Н.В. Атомно-силовая микроскопия для исследования наноструктурированных материалов и приборных структур

  • формат pdf
  • размер 7,80 МБ
  • добавлен 15 октября 2014 г.

Николичев Д.Е., Боряков А.В. Локальная диагностика состава полупроводниковых наносистем методом сканирующей оже-микроскопии

  • формат pdf
  • размер 4,20 МБ
  • добавлен 13 февраля 2012 г.

Павлова Е.Д., Волкова Н.С., Горшков А.П., Марычев М.О. Исследование квантово-размерных гетероструктур In(Ga)As/GaAs методами фотоэлектрической спектроскопии и просвечивающей электронной микроскопии

  • формат pdf
  • размер 1,77 МБ
  • добавлен 20 октября 2014 г.

Панина А.А. Методы и оборудование для тестирования объемных наноматериалов

  • формат pdf, ppt
  • размер 9.13 МБ
  • добавлен 08 января 2011 г.

Парфенов В.В., Болтакова Н.В., Тагиров Л.Р., Степанов А.Л., Хайбуллин Р.И. Определение размеров металлических наночастиц из спектров плазмонного резонанса

  • формат pdf
  • размер 1.23 МБ
  • добавлен 06 декабря 2012 г.

Раев М.Б., Храмцов П.В., Бочкова М.С. Исследование размеров углеродных наночастиц, ковалентно функционализированных белковыми макромолекулами

Резник А.Н. Ближнепольная сверхвысокочастотная микроскопия

30 нм. Для приборов диапазона СВЧ соотношение D/λ сост.

Анализ методов исследования наноматериалов

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.

Читайте также  Методы и приемы финансового анализа

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.

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, 2

Презентация на тему Методы исследования и анализа наноматериалов В. Н. Майстренко Башкирский

Презентация на тему Презентация на тему Методы исследования и анализа наноматериалов В. Н. Майстренко Башкирский из раздела Разное. Доклад-презентацию можно скачать по ссылке внизу страницы. Эта презентация для класса содержит 77 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь удобным проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций TheSlide.ru в закладки!

  • Главная
  • Разное
  • Методы исследования и анализа наноматериалов В. Н. Майстренко Башкирский

Слайды и текст этой презентации

Методы исследования и анализа наноматериалов

Башкирский государственный университет,
450074, Уфа, ул. Заки Валиди, 32, БашГУ, химфак, кафедра аналитической химии

Молекулярная абсорбционная спектроскопия (спектрофотометрия) метод анализа растворов и твёрдых веществ, основанный на измерении спектров поглощения молекул в ультрафиолетовой (200 — 400 нм), видимой (400 — 760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях. Основная зависимость, изучаемая в молекулярной спектрофотометрии, — зависи-мость интенсивности поглощения падающего света от концентрации определяемого вещества. Спектрофотометрия (фотоколориметрия) широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов металлов, наноматериалов и др.), для качест-венного и количественного определения веществ.

Спектроскопия УФ- и видимого диапазона

Аппаратура для спектрофотометрии соответствует следующей блок-схеме

В качестве источников света в Уф-области используются дейтериевые лампы, а в видимой – вольфрамовые и галогеновые. Для монохромати-зации излучения в фотоколориметрах используются светофильтры, а в спектрофотометрах – дифракционные решетки. Как правило, исследуе-мые вещества переводят в растворы и помещают их в стеклянные или кварцевые кюветы. В качестве детекторов используются фотоэлементы, ФЭУ или диодные линейки (для быстрой регистрации спектров).

Взаимодействие света с веществом

В основе спектрофотометрии – измерение поглощения света. Его измеряют косвенно – сравнением интенсивностей света, падающего на образец от внешнего источника (I0), и прошедшего через образец (I).
Доля поглощенного света пропорциональна толщине образца и концентрации поглощающего вещества.

Интегрируя это выражение, получаем:

T = I/I0 = 10-k’lC – пропускание.

A = lg(I0/I) = k’lC – оптическая плотность

k’ – коэффициент светопропускания.

Если концентрация поглощающего вещества выражена в моль/л, а толщина слоя – в сантиметрах, то коэффициент светопропускания обозначается буквой  и называется молярным коэффициентом поглощения. При этом
A =  l C

Оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации поглощающего вещества, толщине слоя раствора
и молярному коэффициенту поглощения

Если в растворе присутствуют несколько поглощающих веществ, то оптическая плотность раствора равна сумме вкладов каждого из компонентов:
A = 1 l C1 + 2 l C2 + …

Спектры поглощения молекул

Природа молекулярных спектров

Правила отбора:
— запрещены переходы с возбуждением более одного электрона
— запрещены переходы между состояниями с различной мульти-плетностью
— ограничения симметрии орбиталей (d  d*, f  f*)

Светопоглощение молекул в УФ- и видимой области спектра связано с возбуждением валентных электронов: n-, -, -элект-ронов (в органических соединениях), d- и f-электронов (в ионах металлов), а также с переносом заряда (n  *, n  *) в комп-
лексных соединениях.

Молекулярные спектры поглощения

Хромофорные группы — ненасыщенные группы атомов, обуслав-ливающие цвет химического соединения. Ауксохромы – атомы или группы атомов, способствующие углублению окраски.

Фотометрические реакции: реакции со специально добавля-емыми реагентами с целью повышения чувствительности и селективности фотометрического определения.

204 214 235 275 290 295

Хромофоры и ауксохромы

Атомно-эмиссионная спектроскопия – метод, основанный на термическом возбуж-дении свободных атомов или ионов и регист-рации спектра испускания возбужденных атомов в оптической области.
В зарубежной литературе вместо термина Atomic Emission Spectroscopy (AES) в послед-нее время используется термин Optical Emis-sion Spectroscopy (OES).

По наличию и положению спектральных полос в спектрах излучения атомов делают вывод о составе вещества (качественный спектральный анализ).

Интенсивность излучения зависит от количества (числа) излучающих атомов. По интенсивности полос резонансных линий с помощью градуировочных графиков опреде-ляют содержание отдельных элементов в образцах (количественный спектральный анализ).

Схема ИСП-ААС спектрометра

Пределы обнаружения элементов в воде методом ИСП-АЭС, мкг/л

Пределы обнаружения элементов в воде методом ИСП-МС, мкг/мл

Схема атомного абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией

Пределы обнаружения элементов в воде методом ААС с электротермической атомизацией

Элементы, определяемые методом ААС

Инфракрасная спектроскопия (ИК) – метод оптического спект-рального анализа, основанный на способности вещества изби-рательно поглощать электромагнитное излучение в инфракрас-ной области спектра (колебательные уровни).
Инфракрасная область спектра – часть спектра с длинами волн от 0,75 до 1000 мкм:
0,75 – 2,5 мкм – ближняя инфракрасная область;
2,5 – 50 мкм – средняя инфракрасная область;
50 – 1000 мкм – дальняя инфракрасная область.

Энергетические уровни молекул
Е – электронные уровни, v — колебательные уровни

Существуют два основных вида колебаний в молекулах:
 валентные (), при которых атомы совершают колебания вдоль связей, – связи попеременно то растягиваются, то укорачиваются (симметричные и асимметричные колебания);
 деформационные (), при которых происходит изменение валентных углов между связями одного атома (ножничные, маятниковые, веерные, крутильные колебания).

Валентное симмет-ричное (s)

Валентное антисим-метричное (as), (a)

Деформационное симметричное (s)
(ножничное)

Деформационное антисимметричное (аs)
(маятниковое)

Молекула поглощает ИК-излучение, частота которого совпадает с собственной частотой колебаний атомов в молекуле.
ИК-излучение поглощают только молекулы, имеющие полярные ковалентные связи.
Каждый тип связи имеет индивидуальный набор атомных масс и определенную энергию связи и, следовательно, поглощает ИК-излучение определенной, характерной для данной связи частоты (длины волны).
Частоты колебаний связей сохраняются в спектрах различных соединений и называются характеристическими, по ним можно идентифицировать как функциональные группы, так и сами соединения.
Интенсивность полосы поглощения в ИК-спектре зависит от числа функциональных групп, поглощающих свет с длиной волны , а также молекулярной структуры соединения.
Полосы поглощения в ИК-спектрах делят на сильные, средние и слабые в зависимости от высоты полос в максимуме поглощения или площади под спектральной кривой.
Для интерпретации ИК-спектров сравнивают положение полос в ИК-спектре с табличными данными.

Частоты колебаний функциональных групп

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: