quan sat thao tac nano

Định nghĩa Một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớ

Tên đề tài:

Quan sát thao

tác nano

NỘI DUNG BÁO CÁO

II

I

Kích thước từ vài đến vài trăm nano mét.

-Gồm hàng trăm đến hàng nghìn nguyên tử giống nhau

- Hạt nano tinh thể bán dẫn huyền phù hay còn được gọi là các chấm lượng tử (Qds)

Kích thước từ vài đến vài trăm nano mét

-Gồm hàng trăm đến hàng nghìn nguyên tử giống nhau

- Hạt nano tinh thể bán dẫn huyền phù hay còn được gọi là các chấm lượng tử (Qds)

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

CHƯƠNG II: QUAN SÁT THAO TÁC NANO

08/05/17

NỘI

DUNG

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Hiển vi điển tử quét truyền qua (STEM) Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Hiển vi quét đầu dò (SPM )

2.1.1 Định nghĩa

Một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn.

- Ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số.

2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

 Các hệ thấu kính và lăng kính

 Thấu kính từ thực chất là

một nam châm điện có

cấu trúc là một cuộn dây

cuốn trên lõi làm bằng vật

liệu từ mềm.

 Từ trường sinh ra ở khe

từ sẽ được tính toán để

có sự phân bố sao cho

chùm tia điện tử truyền

qua sẽ có độ lệch thích

hợp với từng loại thấu

kính

 Sự tạo ảnh trong TEM

Tương phản nhiễu xạ: Liên quan đến việc các điện

tử bị tán xạ theo các hướng khác nhau do tính chất của vật rắn tinh thể

3

Tương phản biên độ: Đem lại do hiệu ứng hấp thụ điện tử (do độ dày, do thành phần hóa học) của mẫu vật

2

Ảnh trường sáng trường tối.

Ảnh trường sáng

Chế độ ghi ảnh mà

khẩu độ vật kính sẽ

được đưa vào để hứng

chùm tia truyền theo

độ vật kính sẽ hứng chùm tia bị lệch một góc nhỏ Ảnh thu được là các đốm sáng trắng trên nền tối.Nền sáng tương ứng với các vùng mẫu có góc lệch được chọn,nền tối là từ các vùng khác

Ảnh hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao.

Là một trong những tính năng

mạnh của kính hiển vi điện tử truyền qua, cho phép quan sát độ

phân giải từ các lớp tinh thể của

chất rắn

2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm

nên đem lại nhiều

thông tin hơn cho cấu

trúc vật liệu

Nhược điểm:

  Đắt tiền: TEM có nhiều tính năng mạnh

và là thiết bị rất hiện đại do đó giá thành của nó rất cao

  Đòi hỏi nhiều phép xử

lý mẫu phức tạp cần phải phá hủy mẫu

 Việc điều khiển TEM rất phức tạp và đòi hỏi nhiều bước thực hiện chính xác cao.

Ứng dụng

Khoa học vật liệu cũng như ô nhiễm môi trường

Công nghệ

nano

Nghiên cứu chất bán dẫn

2.2.Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

2.2.1 Định nghĩa

Kính hiển vi điện tử

quét là: Một loại kính

hiển vi điện tử có thể

tạo ra ảnh với độ phân

giải cao của bề mặt

2.2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Sự tạo ảnh trong SEM

Sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện thông qua việc phân tích các bức xạ phát ra khi điện tử tương tác

với bề mặt mẫu vật Các bức xạ chủ yếu gồm:

Điện tử tán xạ ngược là chùm điện tử ban đầu khi tương tác với

bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, do

đó chúng thường

có năng lượng cao

2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm

khiển đơn giản hơn rất

nhiều so với TEM

Hình ảnh chụp bằng SEM

2.3.1 Định nghĩa

Kính hiển vi điện tử truyền qua quét (STEM) là:

-Một kính hiển vi điện tử truyền qua mà ở đó, chùm tia điện tử được hội tụ thành một chùm tia rất hẹp, đồng thời quét trên bề mặt mẫu khi

truyền qua mẫu

- STEM đang là loại kính hiển vi điện tử truyền qua cho độ phân giải tốt nhất tới cấp độ nguyên

tử và nhiều phép phân tích hữu ích đi kèm

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm

(a)TiO 2 cầu và (b)TiO 2

hình ống

30

Hiển vi tunen (STM)

Hiển vi quang học quét trường gần (NSOM )

2.4 Hiển vi quét đầu dò (SPM )

Định nghĩa:

• Là một thiết bị quan sát

cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên

nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử

giữa một đầu mũi dò

nhọn với bề mặt của

mẫu, có thể quan sát ở

độ phân giải nanômet

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Các chế độ ghi ảnh:

Các chế

độ ghi

ảnh

Chế độ tiếp xúc.

Chế độ tiếp xúc (chế độ tĩnh)

Chế độ mà khoảng cách

giữa đầu mũi dò và bề mặt

mẫu được giữ không đổi

trong quá trình quét, và tín

hiệu phản hồi từ tia laser sẽ

là tín hiệu tĩnh Tuy nhiên, bộ

điều khiển phản hồi sẽ điều

chỉnh để khoảng cách giữa

mũi và bề mặt là không đổi

trong suốt quá trình quét.

hưởng bởi tương tác

giữa mẫu và mũi dò, do

đó sẽ có thêm nhiều

thông tin về mẫu được

biến điệu trong tín hiệu

điện gắn trên cantilever

với biên độ lớn tới

100-200 nm, và tần số rất

gần với tần số dao

động riêng.

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Ưu điểm 1

Đo được cả vật dẫn điện và vật không

dẫn điện

Ưu điểm và nhược điểm AFM

AFM không đòi

hỏi môi trường chân không cao,

có thể hoạt động ngay trong môi trường bình thường

Ưu điểm 2

Ưu điểm và nhược điểm AFM

AFM cũng có thể tiến

hành các thao tác di chuyển và xây dựng ở cấp độ từng nguyên tử, một tính năng mạnh

cho công nghệ nano

Ưu điểm 3

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Mẫu chuẩn bị

đơn giản, cho thông tin đầy đủ hơn so với hình ảnh của hiển vi điện tử truyền qua

Ưu điểm 4

Ưu điểm và nhược điểm AFM

AFM cung cấp

những phép đo

độ cao trực tiếp

về địa hình của mẫu và những hình ảnh khá rõ ràng về những đặc trưng bề mặt mẫu (không cần lớp bao phủ mẫu)

Ưu điểm 5

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Ưu điểm

Thứ 1,2

Thứ 3,4

Nhược Điểm

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Nhược

điểm 2

Tốc độ ghi ảnh chậm do hoạt động ở

chế độ quét

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Nhược

điểm 3

Chất lượng ảnh bị ảnh hưởng bởi quá trình trễ của bộ quét

áp điện

Ưu điểm và nhược điểm AFM

Đầu dò rung trên bề mặt nên kém an

toàn, đồng thời đòi hỏi mẫu có bề mặt sạch và sự chống rung

Nhược

điểm 4

Công nghệ nano, công nghệ bán dẫn,dược phẩm, bán

dẫn…

Đo cơ học đơn phân

tử

Đo cơ học đơn phân

tử

Kiểm tra khuyết tật vật liệu

Kiểm tra khuyết tật vật liệu

Ứng dụng

Một số hình ảnh về ứng dụng của AFM

AFM cung cấp thông tin ba chiều của bề mặt mẫu.

Hình ảnh của một khối vật chất bị khiếm

khuyết chụp bằng máy AFM

Định nghĩa:

Kính hiển vi quét chui hầm (STM) là:

Một loại kính hiển vi phi quang học, được sử dụng để quan sát hình thái học bề mặt của vật rắn hoạt động dựa trên việc ghi lại dòng chui hầm của điện tử khi sử dụng một mũi dò quét trên bề mặt mẫu

STM là một công cụ mạnh để quan sát cấu trúc bề mặt của vật rắn với độ phân giải tới cấp độ nguyên tử

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Ưu điểm và nhược điểm

 STM không đòi hỏi việc

phá hủy mẫu như kính

hiển vi điện tử truyền qua

không cao.

 Mẫu sử dụng trong STM phải là mẫu dẫn điện( kim loại và chất bán dẫn)

 Bề mặt mẫu siêu sạch

và việc chống rung là một đòi hỏi lớn.

 Tốc độ ghi ảnh trong STM thấp.

Trong hóa học, sinh học, chất hữu cơ…

Hình ảnh chụp bằng STM

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.

Đầu dò mũi nhọn ( trái ), đầu dò có lỗ ( phải ).

Đầu dò

Các lăng kính và thấu kính

Bộ quét áp điện

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG.

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm:

Có khả năng ghi ảnh

với độ phân giải rất cao

Khả năng ghi lại các

 Ánh sáng phát ra ở mũi dò thường rất yếu do mũi dò nhỏ, đồng thời bước quét rất ngắn nên tốc độ ghi ảnh cực chậm

 Giá thành của NSOM còn nằm ở mức cao.

KẾT LUẬN

 Hiểu được tổng quan về hạt nano.

 Biết được một số kính hiển vi điện tử ( TEM, SEM, STEM, SPM) và ứng dụng của nó.

=> Kính hiển vi điện tử là một công cụ phân tích cực kỳ hiệu quả và chính xác trong nghiên cứu khoa học, vật lý chất rắn, khoa học vật liệu, hóa học, sinh học….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.http://www.msm.cam.ac.uk/doipoms/tlplip/tem/ index.php

2.Giáo trình ứng dụng của phát xạ điện tử, nxb

tp Hồ Chí Minh, 2010, Phạm Thanh Tâm.

3.Công nghệ nano điều khiển đến từng phân tử, nguyên tử,nxb Khoa Học Kỹ Thuật, 2004,Vũ

Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh.