✖


Jump to content

Наконечник зонда

    Add links

    — Наконечник зонда это инструмент, используемый в сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ) для сканирования поверхности образца и создания наноразмерных изображений поверхностей и структур. Наконечник зонда крепится на конце кантилевера и может быть острым, как одиночный атом . В микроскопии геометрия кончика зонда (длина, ширина, форма, соотношение сторон и радиус вершины зонда), а также состав (свойства материала) как кончика, так и зондируемой поверхности напрямую влияют на разрешение и качество изображения. Размер и форма наконечника чрезвычайно важны для мониторинга и обнаружения взаимодействия между поверхностями. СЗМ могут точно измерять электростатические силы , магнитные силы , химическую связь , силы Ван-дер-Ваальса и капиллярные силы . СЗМ также могут выявить морфологию и топографию поверхности.

    Использование инструментов на основе зондов началось с изобретения сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ), которые вместе называются сканирующей зондовой микроскопией (СЗМ). Гердом Биннигом и Генрихом Рорером в исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе в 1982 году открыли новую эру для исследования наномира отдельных атомов и молекул, а также изучения науки о поверхности благодаря их беспрецедентной способности характеризовать механические, химические, магнитные и оптические функции различных образцов с разрешением нанометрового масштаба в вакуум, окружающая среда или жидкая среда.

    Растущий спрос на наконечники субнанометровых датчиков объясняется их надежностью и универсальностью. Наконечники субнанометровых зондов применяются в областях нанолитографии , наноэлектроники , биосенсоров , электрохимии , полупроводников , микрообработки и биологических исследований.

    История и развитие

    [ редактировать ]

    Все более острые наконечники зондов представляют интерес для исследователей в области материаловедения, жизни и биологии, поскольку они могут отображать структуру поверхности и свойства материала на молекулярном или атомном уровне. Историю наконечника зонда можно проследить до 1859 года, когда появился предшественник современного граммофона , названный фонавтографом . Во время более поздней разработки граммофона свиная шерсть, используемая в фонавтографе, была заменена иглой, используемой для воспроизведения звука. В 1940 году был построен пантограф с экранированным зондом и регулируемым наконечником. Стилус свободно перемещался , позволяя ему скользить вертикально при контакте с бумагой. [1] В 1948 году в наконечнике зонда была использована схема для измерения пикового напряжения, что позволило создать то, что можно считать первым сканирующим туннельным микроскопом (СТМ). [2] Об изготовлении электрохимически травленных острых наконечников из вольфрама , меди , никеля и молибдена сообщил Мюллер в 1937 году. [3] Затем произошла революция в производстве острых наконечников, в результате чего появилось множество наконечников различной формы, размера и соотношения сторон. Они состоят из вольфрамовой проволоки, кремния , алмаза и углеродных нанотрубок с использованием кремниевых схем. [ нужны разъяснения ] Это позволило производить наконечники для многочисленных применений в широком спектре областей нанотехнологий.

    После разработки STM, [4] Атомно-силовая микроскопия (АСМ) была разработана Гердом Биннигом , Кэлвином Ф. Куэйтом и Кристофом Гербером в 1986 году. [5] В их инструменте в качестве наконечника использовался сломанный кусок алмаза с консолью из золотой фольги, вырезанной вручную . методах сфокусированного ионного и электронного пучка для изготовления прочных, стабильных и воспроизводимых пирамидальных наконечников Si 3 N 4 длиной 1,0 мкм и диаметром 0,1 мкм. В 1992 году Рассел сообщил о [6] Значительный прогресс также был достигнут благодаря внедрению методов микрообработки для создания точных конических или пирамидальных наконечников из кремния и нитрида кремния. [7] Были проведены многочисленные исследовательские эксперименты с целью изучения возможности изготовления сравнительно менее дорогих и более прочных вольфрамовых наконечников с упором на необходимость достижения радиуса кривизны менее 50 нм. [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

    Новая эра в области изготовления наконечников зондов была достигнута с углеродных нанотрубок, цилиндрической оболочки из графена толщиной примерно 1 нм. появлением [17] Использование одностенных углеродных нанотрубок делает наконечники более гибкими и менее уязвимыми к поломке или раздавливанию во время визуализации. [17] Наконечники зондов, изготовленные из углеродных нанотрубок, можно использовать для получения изображений с высоким разрешением как мягких, так и слабоадсорбированных биомолекул, таких как ДНК, на поверхностях с молекулярным разрешением. [18]

    Многофункциональные методы гидрогелевых нанозондов также усовершенствовали производство наконечников и привели к расширению возможностей их применения для исследования неорганических и биологических образцов как в воздухе, так и в жидкости. Самым большим преимуществом этого механического метода является то, что наконечник может быть изготовлен различной формы, например полусферической, встроенной сферической, пирамидальной и искаженной пирамидальной, с диаметром от 10 до 1000 нм. Сюда входят такие приложения, как топография или функциональная визуализация, силовая спектроскопия мягких материалов, биологические, химические и физические датчики. [19] Таблица 1. Обобщены различные методы изготовления наконечников зондов, а также соответствующие материалы и области применения.

    Таблица 1. Краткое описание различных методов изготовления, материалов и применений наконечников датчиков
    Метод(ы) изготовления Материал(ы) Приложение(я) Ссылки
    Шлифование, резка, разрушение, выравнивание по центру Алмаз Наноиндентирование, 2D-профилирование в полупроводниках, тип легирования и концентрация природного оксида кремния [20] [21]
    Лучевое ионное фрезерование Алмаз Локальные электрические характеристики тонких диэлектриков металл–оксид–полупроводник, проводящих АСМ. [22] [23]
    Полевой ионный микроскоп (у) SiO x , Si 3 N 4, кварц Наноэлектроника, прочность связи в биомолекулах [24] [25] [26]
    травление W, W, Ag, Pt, Ir, Au Полупроводники, наноструктурирование, визуализация поверхности металлов [9] [27]
    Гидрогель Поли- (этиленгликоль) диакрилат Биологический мягкий и твердый образец, нанолитография пером. [19] [28]
    RIE- Реактивно-ионное травление Алмаз Forces (SFM), optical properties (SNOM) [29]
    Клей Полимеры, углеродные нанотрубки Волны зарядовой плотности на поверхности проводящего материала, изображение отдельного атома [17]
    Функционализированный одиночный атом Одна CO 2 молекула прикреплена к металлическому наконечнику Порядок связи, катализ, химическая структура [30] [31] [32]
    Электронно-лучевое осаждение Кремний Литография, изображения высокого разрешения [33]
    Химическое осаждение из паровой фазы УНТ, алмаз Электронные устройства, Полупроводники [34] [23] [35]

    Принцип измерения туннельного тока и силы

    [ редактировать ]

    Сам наконечник не имеет какого-либо принципа работы для получения изображений, но в зависимости от оборудования, способа применения и природы исследуемого образца наконечник зонда может следовать различным принципам для получения изображения поверхности образца. Например, когда зонд интегрирован с СТМ, он измеряет туннельный ток, возникающий в результате взаимодействия между образцом и зондом. [4] [36] В АСМ измеряется отклонение силы на близком расстоянии во время растрового сканирования зондом по поверхности. [5] Для инструментов СТМ необходим проводящий наконечник, тогда как для АСМ можно использовать проводящий наконечник. [37] [20] и непроводящий [21] наконечник зонда. Хотя наконечник зонда используется в различных методах с разными принципами, для СТМ и АСМ в сочетании с наконечником зонда обсуждается подробно. [17] [22] [23] [24] [25]

    Проводящий наконечник зонда

    [ редактировать ]

    Как следует из названия, СТМ использует принцип туннельного переноса заряда от иглы к поверхности или наоборот, тем самым записывая токовую реакцию. Эта концепция берет свое начало от концепции частицы в коробке; если потенциальная энергия частицы мала, электрон может находиться за пределами потенциальной ямы, которая представляет собой классически запрещенную область. Это явление называется туннелированием. [26]

    Выражение, полученное из уравнения Шредингера для вероятности переноса заряда при передаче, выглядит следующим образом:

    где

    Планка постоянная

    Непроводящий наконечник зонда

    [ редактировать ]

    Непроводящие наноразмерные наконечники широко используются для измерений АСМ. В случае непроводящего наконечника за отклонение или притяжение наконечника ответственны поверхностные силы, действующие на наконечник/кантилевер. [29] Эти силы притяжения или отталкивания используются для топологии поверхности, химических характеристик, магнитных и электронных свойств. Силы, зависящие от расстояния между поверхностью подложки и наконечником, отвечают за формирование изображения в АСМ. [38] Эти взаимодействия включают силы Ван-дер-Ваальса, капиллярные силы, электростатические силы, силы Казимира и силы сольватации. Одной из уникальных сил отталкивания является сила отталкивания Паули. [32] который отвечает за визуализацию одного атома, как в ссылках [32] [30] [25] и рисунки 10 и 11 (область контакта на рис. 1).

    Рис. 1: Типичная зависимость сил от расстояния до подложки зонда.

    Методы изготовления

    [ редактировать ]

    Технологии изготовления наконечников делятся на две широкие классификации: механические и физико-химические. На ранней стадии разработки наконечников датчиков механические процедуры были популярны из-за простоты изготовления.

    Механические методы

    [ редактировать ]

    Сообщаемые механические методы изготовления наконечников включают резку, [39] [40] шлифование, [41] [42] и тяну.; [43] [44] Примером может служить резка проволоки под определенными углами лезвием бритвы , кусачками или ножницами . [40] Другой механический метод подготовки наконечника — дробление объемных кусков на мелкие заостренные кусочки. Также использовался метод измельчения металлической проволоки или стержня до острого кончика. [41] [42] Эти механические процедуры обычно оставляют неровные поверхности со множеством крошечных неровностей, выступающих из вершины, что приводит к атомарному разрешению на плоских поверхностях. Однако неправильная форма и большой макроскопический радиус кривизны приводят к плохой воспроизводимости и снижению стабильности, особенно при зондировании шероховатых поверхностей. Еще одним основным недостатком изготовления зондов этим методом является то, что при этом создается множество мини-наконечников, которые приводят к множеству различных сигналов, что приводит к ошибкам при визуализации. [45] Процедуры резки, шлифования и вытягивания можно адаптировать только для металлических наконечников, таких как W, Ag, Pt, Ir, Pt-Ir и золото. Неметаллические наконечники не могут быть изготовлены этими методами.

    Напротив, сложный механический метод изготовления наконечников основан на методе гидрогеля. [19] Этот метод основан на восходящей стратегии изготовления наконечников зондов с помощью процесса молекулярной самосборки. Кантилевер формуют в форме путем отверждения раствора форполимера, затем его приводят в контакт с формой наконечника, который также содержит раствор форполимера. Полимер отверждается ультрафиолетовым светом, что помогает обеспечить прочное крепление кантилевера к зонду. Этот способ изготовления показан на рис. 2. [19]

    Физико-химические процедуры

    [ редактировать ]

    Физико-химические процедуры являются предпочтительными методами изготовления, которые позволяют получить чрезвычайно острые и симметричные наконечники с большей воспроизводимостью по сравнению с наконечниками, основанными на механическом изготовлении. Среди физико-химических методов выделяют метод электрохимического травления. [11] – один из самых популярных методов. Травление представляет собой двухэтапную процедуру. «Зонная электрополировка» — это второй этап, который обеспечивает контролируемую заточку кончика. Другие физико-химические методы включают химическое осаждение из паровой фазы. [46] и электронно-лучевое осаждение на уже существующие наконечники. [47] Другие методы изготовления наконечников включают полевую ионную микроскопию. [48] и ионное измельчение. [49] В методах полевой ионной микроскопии последовательное испарение отдельных атомов в полевых условиях дает определенную атомную конфигурацию на кончике зонда, что обеспечивает очень высокое разрешение. [45]

    Изготовление методом травления.

    [ редактировать ]

    Электрохимическое травление является одним из наиболее распространенных методов изготовления металлических наконечников зондов. [12] Три обычно используемых метода электрохимического травления для изготовления вольфрамовых наконечников: методы отделения одиночных ламелей, [45] метод двойной обрезки ламелей, [16] и погружной метод. [50] Этим методом можно изготовить наконечники различной конической формы путем небольших изменений в экспериментальной установке. Потенциал постоянного тока прикладывается между наконечником и металлическим электродом (обычно W-проволокой), погруженным в раствор (рис. 3ac); Обычно используют электрохимические реакции на катоде и аноде в основных растворах (2М КОН или 2М NaOH). [10] Общий процесс травления выглядит следующим образом:

    Анод;

    Катод:

    Общий:

    Здесь указаны все потенциалы относительно ОНА.

    Рис. 3: Схема метода изготовления наконечника зонда методом электрохимического травления.

    Схема технологии изготовления наконечника зонда методом электрохимического травления представлена ​​на рис. 3. [51]

    В процессе электрохимического травления W травится на границе раздела жидкости, твердого тела и воздуха; это происходит из-за поверхностного натяжения, как показано на рис. 3. Травление называется статическим, если W-проволока остается неподвижной. После травления кончика нижняя часть проволоки падает из-за меньшей прочности на разрыв, чем вес нижней части проволоки. Неправильная форма возникает в результате смещения мениска . Однако низкая скорость травления может привести к образованию регулярных наконечников, когда ток медленно течет через гальванические элементы. Динамическое травление предполагает медленное вытягивание проволоки из раствора, а иногда проволоку перемещают вверх и вниз (колеблющаяся проволока), создавая гладкие кончики. [14]

    Погружной метод

    [ редактировать ]

    В этом методе металлическую проволоку травят вертикально, уменьшая диаметр с 0,25 мм до 20 нм. Принципиальная схема изготовления наконечника зонда методом погруженного электрохимического травления представлена ​​на рис. 4. Эти наконечники можно использовать для получения высококачественных СТМ-изображений. [45]

    Рис. 4: Принципиальная схема изготовления наконечника зонда методом погруженного электрохимического травления (W-проволока)

    Ламельный метод

    [ редактировать ]

    В методе двойной ламели нижняя часть металла вытравливается, а верхняя часть острия далее не травится. [16] Дальнейшее травление верхней части проволоки предотвращается путем покрытия ее полимерным покрытием. Этот метод обычно ограничивается лабораторным изготовлением. [45] Схема метода двойной ламели представлена ​​на рис. 5.

    Рис. 5: Типичная установка для электрохимического травления с двойными пластинами.

    Подготовка наконечника с одним атомом

    [ редактировать ]

    Переходные металлы, такие как Cu, Au и Ag, линейно адсорбируют отдельные молекулы на своей поверхности из-за слабых сил Ван-дер-Ваальса . [32] Эта линейная проекция одиночных молекул обеспечивает взаимодействие концевых атомов наконечника с атомами подложки, что приводит к отталкиванию Паули для исследований картирования одиночных молекул или атомов. Газовое напыление на иглу осуществляется в сверхвысоком вакууме (5 х 10 −8 мбар) камере при низкой температуре (10К). Отложения Xe, Kr, NO, CH 4 или CO [52] on Tip были успешно подготовлены и использованы для визуализационных исследований. Однако приготовление этих наконечников основано на присоединении к наконечнику отдельных атомов или молекул, и результирующая атомная структура наконечника точно не известна. [30] [53] Вероятность прикрепления простых молекул к металлическим поверхностям очень утомительна и требует большого мастерства; как таковой, этот метод широко не используется.

    Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

    [ редактировать ]

    Острые наконечники, используемые в СЗМ, хрупкие и склонны к износу при высоких рабочих нагрузках. Алмаз считается лучшим вариантом решения этой проблемы. Алмазные насадки для СЗМ изготавливаются путем разрушения, шлифования и полировки объемного алмаза, что приводит к значительным потерям алмаза. [54] Одной из альтернатив является нанесение тонкой алмазной пленки на силиконовые насадки методом CVD. [55] При методе CVD алмаз наносится непосредственно на кремниевые или W-кантилеверы. А показано на рис. 6. В этом методе поток метана и водорода контролируется для поддержания внутреннего давления 40 Торр внутри камеры. CH 4 и H 2 диссоциируют при 2100 °C с помощью Та-нити, и на кончике кантилевера создаются центры зародышеобразования. После завершения CVD поток CH 4 прекращают и камеру охлаждают потоком H 2 . Принципиальная схема установки CVD, используемой для изготовления алмазного наконечника для применения АСМ, показана на рис. 6.

    Рис. 6: Схема установки CVD для изготовления алмазных наконечников для применения АСМ.

    Производство реактивного ионного травления (РИЭ)

    [ редактировать ]

    На подложке делают канавку или структуру для формирования шаблона. Желаемый материал затем помещается в этот шаблон. После формирования наконечника шаблон вытравливают, оставляя наконечник и кантилевер. На рис. 7 показано изготовление алмазного наконечника на кремниевых пластинах этим методом. [56]

    Фрезерование сфокусированным ионным лучом (FIB)

    [ редактировать ]

    Фрезерование FIB — это метод заточки наконечников датчиков в СЗМ. Тупой наконечник сначала изготавливается с помощью других методов травления, таких как CVD, или использования формы пирамиды для пирамидальных наконечников. Затем этот наконечник затачивается с помощью фрезерования FIB, как показано на рис. 8. Диаметр сфокусированного ионного пучка, который напрямую влияет на конечный диаметр наконечника, контролируется через программируемую апертуру. [22]

    Рис. 8. Схема метода фрезерования сфокусированным ионным лучом для заточки кончика зонда.

    Клей

    [ редактировать ]

    Этот метод используется для прикрепления углеродных нанотрубок к кантилеверу или тупому наконечнику. Для соединения УНТ с кремниевым кантилевером используется прочный клей (например, мягкий акриловый клей). CNT прочный, жесткий, увеличивает долговечность наконечников датчиков и может использоваться как в контактном режиме, так и в режиме нарезания резьбы. [17] [57]

    Процедуры очистки

    [ редактировать ]

    Насадки, подвергшиеся электрохимическому травлению, обычно покрыты загрязнениями на поверхности, которые невозможно удалить простым промыванием водой, ацетоном или этанолом . Некоторые оксидные слои на металлических наконечниках, особенно на вольфрамовых, необходимо удалить путем обработки после изготовления.

    Отжиг

    [ редактировать ]

    Для очистки острых наконечников W крайне желательно удалить загрязнения и оксидный слой. В этом методе наконечник нагревается в камере сверхвысокого давления при повышенной температуре, что десорбирует загрязненный слой. Детали реакции показаны ниже. [58]

    2WO 3 + W → 3WO 2 ↑

    WO 2 → W (сублимация при 1075К)

    При повышенной температуре триоксиды W превращаются в WO 2 , который сублимируется около 1075 К, и после этого остаются очищенные металлические поверхности W. Дополнительным преимуществом отжига является заживление кристаллографических дефектов, возникших при изготовлении, а также сглаживание поверхности наконечника.

    ВЧ химическая очистка

    [ редактировать ]

    При методе HF- очистки свежеподготовленный наконечник погружают в 15%-ную концентрированную плавиковую кислоту , которая растворяет оксиды W. на 10–30 секунд [59]

    Ионное фрезерование

    [ редактировать ]

    В этом методе ионы аргона направляются на поверхность наконечника для удаления слоя загрязнений путем распыления. Наконечник вращается в потоке ионов аргона под определенным углом таким образом, чтобы луч мог нацеливаться на вершину. Бомбардировка ионами наконечника приводит к уменьшению количества загрязнений, а также к уменьшению радиуса наконечника. [22] Время бомбардировки должно быть точно настроено в зависимости от формы наконечника. Иногда после ионного измельчения требуется кратковременный отжиг. [58]

    Самораспыление

    [ редактировать ]

    Этот метод очень похож на ионное измельчение, но в этой процедуре камера СВВ заполняется неоном под давлением 10 −4 мбар. Когда на наконечник подается отрицательное напряжение, сильное электрическое поле (создаваемое наконечником под отрицательным потенциалом) ионизирует неон, и эти положительно заряженные ионы ускоряются обратно к наконечнику, где они вызывают распыление. Распыление удаляет загрязнения и некоторые атомы с кончика, что, как и ионное фрезерование, уменьшает радиус вершины. Изменяя напряженность поля, можно настроить радиус иглы до 20 нм. [58]

    Покрытие

    [ редактировать ]

    Поверхность наконечников на основе кремния сложно контролировать, поскольку они обычно содержат силанольную группу. Поверхность Si гидрофильна и легко загрязняется окружающей средой. Еще одним недостатком Si-наконечников является их износ. Важно покрыть кремниевый наконечник, чтобы предотвратить его износ, а покрытие наконечника также может улучшить качество изображения. Для покрытия наконечника наклеивается клеевой слой (обычно слой хрома на титан толщиной 5 нм), а затем методом осаждения из паровой фазы наносится золото (40-100 нм или меньше). Иногда слой покрытия снижает способность наконечников зондов обнаруживать туннельный ток. [58] [60]

    Характеристика

    [ редактировать ]

    Наиболее важным аспектом наконечника зонда является эффективное получение изображений поверхностей нанометровых размеров. Некоторые опасения, связанные с достоверностью изображения или измерения образца, возникают, когда форма наконечника не определена точно. Например, когда неизвестный зонд используется для измерения рисунка ширины линии или другого элемента поверхности с высоким соотношением сторон, может остаться некоторая путаница при определении вклада зонда и образца в полученное изображение. [61] Следовательно, важно полностью и точно охарактеризовать кончики. Наконечники зондов можно охарактеризовать по форме, размеру, остроте, тупости, соотношению сторон, радиусу кривизны, геометрии и составу с использованием множества передовых инструментальных методов. [19] [40] [50] [62] [63] [64] Например, измерение электронной автоэлектронной эмиссии, сканирующая электронная микроскопия (SEM), просвечивающая электронная микроскопия (TEM), сканирующая туннельная спектроскопия, а также более легкодоступный оптический микроскоп. В некоторых случаях оптическая микроскопия не может обеспечить точные измерения небольших наконечников в наномасштабе из-за ограничения разрешения оптической микроскопии.

    Измерение тока автоэлектронной эмиссии

    [ редактировать ]

    В методе измерения тока автоэмиссии между наконечником и другим электродом подается высокое напряжение с последующим измерением тока автоэмиссии с использованием кривых Фаулера-Нордгейма. . [65] Большие измерения тока автоэмиссии могут указывать на то, что наконечник острый, а низкий ток автоэмиссии указывает на то, что наконечник затупился, расплавился или механически поврежден. Минимальное напряжение необходимо для облегчения высвобождения электронов с поверхности наконечника, что, в свою очередь, косвенно используется для получения кривизны наконечника. Хотя этот метод имеет несколько преимуществ, недостатком является то, что сильное электрическое поле, необходимое для создания сильной электрической силы, может расплавить вершину иглы или изменить кристаллографическую природу иглы. [10] [62]

    Сканирующая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия

    [ редактировать ]

    Размер и форму кончика можно получить с помощью измерений сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии. [50] [66] Кроме того, изображения, полученные с помощью трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ), помогают обнаружить любой слой изолирующих материалов на поверхности наконечника, а также оценить размер этого слоя. Эти оксиды постепенно образуются на поверхности наконечника вскоре после изготовления из-за окисления металлического наконечника в результате реакции с O 2 , присутствующим в окружающей атмосфере. [63] Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) имеет ограничение разрешения ниже 4 нм, поэтому ПЭМ может потребоваться для теоретического и практического наблюдения даже одного атома. Зернистость наконечника до 1–3 нм, тонкие поликристаллические оксиды или слои углерода или графита на вершине наконечника обычно измеряются с помощью ПЭМ. Можно оценить ориентацию кристалла острия, которая представляет собой угол между плоскостью острия в монокристалле и нормалью острия. [40] [50] [63] [66] [67]

    Оптическая микроскопия

    [ редактировать ]

    В прошлом оптические микроскопы были единственным методом, используемым для определения того, изогнут ли кончик, посредством микромасштабной визуализации во многих микромасштабах. Это связано с тем, что ограничение разрешения оптического микроскопа составляет около 200 нм. Программное обеспечение для визуализации, включая ImageJ, позволяет определять кривизну и соотношение сторон наконечника. Одним из недостатков этого метода является то, что он визуализирует изображение наконечника, который является объектом из-за неопределенности в наноразмерном измерении. Эту проблему можно решить, сделав несколько изображений наконечника с последующим объединением их в изображение с помощью конфокального микроскопа с покрытием из флуоресцентного материала на наконечнике. Это также трудоемкий процесс из-за необходимости контролировать износ, повреждение или деградацию наконечника в результате столкновения с поверхностью во время сканирования поверхности после каждого сканирования. [68] [69] [70] [71] [72]

    Сканирующая туннельная спектроскопия

    [ редактировать ]

    Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС) является спектроскопической формой СТМ. Спектроскопические данные на основе кривизны получают для анализа наличия каких-либо оксидов или примесей на наконечнике. Это делается путем контроля линейности кривой, которая представляет собой металлический туннельный переход. [73] Обычно кривая нелинейная; следовательно, наконечник имеет форму щели вокруг нулевого напряжения смещения для окисленного или загрязненного наконечника, тогда как противоположное наблюдается для острого чистого неокисленного наконечника. [74]

    Электронная оже-спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

    [ редактировать ]

    В электронной оже-спектроскопии (AES) любые оксиды, присутствующие на поверхности наконечника, распыляются во время углубленного анализа с помощью луча ионов аргона, генерируемого ионным насосом с дифференциальной накачкой, с последующим сравнением скорости распыления оксида с экспериментальными показателями распыления. [75] Эти оже-измерения могут оценить природу оксидов из-за поверхностного загрязнения. Также можно выявить состав, а в некоторых случаях оценить толщину оксидного слоя до 1-3 нм. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия также выполняет аналогичную характеристику химического и поверхностного состава, предоставляя информацию об энергии связи поверхностных элементов. [73] [75]

    В целом, вышеупомянутые методы характеристики наконечников можно разделить на три основных класса. [76] Они заключаются в следующем:

    • Наконечник для визуализации с помощью микроскопа используется для получения изображения насадки с помощью микроскопа, за исключением сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ), например, сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ). [70] [71] [72]
    • Использование известного определителя характеристик наконечника означает, что форма наконечника определяется путем получения изображения образца известного размера, что известно как определитель характеристик наконечника. [77] [78] [79] [80]
    • Слепой метод – это использование характеристик наконечника известного или неизвестного измерения. [81] [82] [83] [84]

    Приложения

    [ редактировать ]

    Наконечники зондов имеют широкое применение в различных областях науки и техники. Одной из основных областей использования наконечников зондов является применение в СЗМ, т.е. СТМ. [36] и АФМ. [85] Например, кончики углеродных нанотрубок в сочетании с АСМ представляют собой отличный инструмент для определения характеристик поверхности в нанометровом диапазоне. Наконечники из УНТ также используются в сканирующей силовой микроскопии (SFM) в режиме постукивания, которая представляет собой метод, при котором наконечник постукивает по поверхности кантилевером, приводящимся в движение вблизи резонансной частоты кантилевера. Наконечники зондов из УНТ, изготовленные с использованием метода CVD, можно использовать для визуализации биологических макромолекул. [86] полупроводник [35] и химическая структура. [32] Например, можно получить прерывистое контактное АСМ-изображение макромолекул IgM с отличным разрешением, используя один наконечник УНТ. Отдельные наконечники УНТ можно использовать для визуализации белковых молекул с высоким разрешением.

    В другом приложении кончики многостенных углеродных нанотрубок (MWCNT) и одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT) использовались для изображения протофибрилл и фибрилл, полученных из амилоида β (1-40), с помощью АСМ в постукивающем режиме. [87] Функционализированные зонды можно использовать в химической силовой микроскопии (CFM) для измерения межмолекулярных сил и картирования химической функциональности. [88] Функционализированные зонды SWCNT можно использовать для получения химически чувствительных изображений с высоким латеральным разрешением и для изучения энергии связи в химических и биологических системах. [88] Наконечники зондов, функционализированные гидрофобными или гидрофильными молекулами, можно использовать для измерения адгезионного взаимодействия между гидрофобными и гидрофобными молекулами. [89] гидрофобно-гидрофильные, [90] и гидрофильно-гидрофильные [91] молекулы. По этим адгезионным взаимодействиям можно определить изображение трения узорчатой ​​поверхности образца. [25] Наконечники зондов, используемые в силовой микроскопии, могут обеспечить визуализацию структуры и динамики адсорбата в нанометровом масштабе. [92] Самоорганизующиеся функционализированные органические тиолы на поверхности кончиков зондов Si 3 N 4 , покрытых Au, были использованы для изучения взаимодействия между молекулярными группами. [93] Опять же, наконечники зондов из углеродных нанотрубок в сочетании с АСМ могут использоваться для исследования щелей, возникающих в микроэлектронных схемах, с улучшенным поперечным разрешением. [17] Наконечники зондов с модифицированной функциональностью предназначены для измерения силы связывания между отдельными парами белок-лиганд. [94] Наконечники зондов использовались в качестве метода постукивания для получения информации об упругих свойствах материалов. [95] Наконечники зонда также используются в масс-спектрометре. Ферментативно активные наконечники зондов использовались для ферментативного расщепления аналитов . Их также использовали в качестве устройств для введения образцов в масс-спектрофотометр. Например, кончики зондов из активированного трипсином золота (Au/трипсин) можно использовать для пептидного картирования лизоцима куриного яйца. [96]

    Атомно острые наконечники зондов можно использовать для визуализации отдельного атома в молекуле. [32] Пример визуализации одиночных атомов в кластере воды можно увидеть на рис. 10. [97] Визуализируя отдельные атомы в молекулах, присутствующих на поверхности, ученые могут определить длину связи, порядок связи и расхождения. [30] [53] если таковые имеются, то в конъюгации, которая ранее считалась невозможной в экспериментальной работе. На рис. 9 показан экспериментально определенный порядок связей в полиароматическом соединении, которое раньше считалось очень твердым. [98]

    Рис. 9: Поверхностное гомосочетание предшественника 5c дает полностью плоский и нейтральный диаза-HBC 7c на Ag(111). . Обзор продуктов реакции и непрореагировавших частиц Ag(111) с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) V s = 30 мВ, I t = 10 пА. б Данные СТМ диаза-HBC постоянной высоты с частично наложенной молекулярной моделью. В с = 5 мВ. c Частотно-модулированная атомно-силовая микроскопия (FM-AFM) и d Данные FM-AFM с фильтром Лапласа выявляют детали молекулярной структуры. Видимое расстояние C = C 1,0 Å (черный) и N–C 1,8 Å (синий). e FM-AFM моделирование 7c с использованием нейтрального наконечника . Видимое расстояние C = C 1,5 Å (черный), N–C 1,5 Å (синий). f Моделирование FM-AFM с использованием отрицательно заряженного наконечника зонда. Видимое расстояние C = C 1,3 Å (черный), NC 1,9 Å (синий). Параметры моделирования см. в разделе «Методы». g – n Данные СТМ постоянной высоты ( g , i , k , m ) при различных смещениях и соответствующие ( h , j , l , n ) моделирования DFT. Белые стрелки указывают на атомы N, ориентированные вдоль оси симметрии диаза-HBC. Масштабные линейки ( а ) 20 Å, ( б – е ) 2 Å, ( г – н ) 5 Å [98]
    Рис. 10: (а) Схема измерения СТМ/АСМ для пятиугольных цепочек воды на Cu(110) с наконечником с CO-терминалом. Красные, черные, белые и коричневые сферы показывают атомы O, C, H и Cu соответственно. ( б ) Схема водяной цепи, вид сбоку. Красные (желтые) сферы представляют собой атомы O горизонтальной (вертикальной) H 2 O. ( в ) СТМ-изображение цепей воды на Cu(110) с CO-концевым наконечником (смещение образца V =30 мВ, туннельный ток I =20 па). Зигзагообразные цепочки имеют окончания (красные эллипсы). ( d , e ) СТМ ( V = 30 мВ, I = 20 пА) и АСМ ( V = 0 мВ, амплитуда колебаний A = 2 Å) изображения водной цепи, включая излом и терминал, соответственно. Атомная структура цепи накладывается в d . Высота наконечника в e устанавливалась над голой поверхностью при тех же условиях, что и в d . ( f ) Δ f карта пятиугольной цепочки на высоте вершины Δ z = −2 Å ( A =1 Å). ( g ) Кривые Δ f ( Δz ), записанные над маркерами в f . ( h ) Карта сил цепи при Δ z =−1,95 Å после вычитания силы для оголенной поверхности F Cu . ( i ) Кривые силы над производителями в f после вычитания F Cu (Δ z ). Масштабные линейки, 50 Å ( в ); 10 Å ( д , д ); 3 Å ( ж , ч ). [97]

    Ссылки

    [ редактировать ]
    1. ^ Симпсон, Джон А. (1941). «Сканирующее устройство для построения эквипотенциальных линий». Обзор научных инструментов . 12 (1): 37. Бибкод : 1941RScI...12...37S . дои : 10.1063/1.1769778 .
    2. ^ Боудлер, GW (1948). «Измерение пикового напряжения на частоте 600 Мгц/с с помощью модифицированной схемы зонда». Журнал Института инженеров-электриков - Часть I: Общие сведения . 95 (87): 133–134. дои : 10.1049/ji-1.1948.0064 .
    3. ^ Мюллер, Эрвин В. (1 сентября 1937 г.). «Электронно-микроскопические наблюдения полевых катодов». Журнал физики (на немецком языке). 106 (9–10): 541–550. Бибкод : 1937ZPhy..106..541M . дои : 10.1007/BF01339895 . S2CID   120836411 .
    4. ^ Jump up to: а б Бинниг, Г.; Рорер, Х.; Гербер, Ч.; Вейбель, Э. (5 июля 1982 г.). «Исследование поверхности методами сканирующей туннельной микроскопии» . Письма о физических отзывах . 49 (1): 57–61. Бибкод : 1982PhRvL..49...57B . дои : 10.1103/PhysRevLett.49.57 .
    5. ^ Jump up to: а б Бинниг, Г; Quate, CF; Гербер, Ч. (1986). «Атомно-силовой микроскоп» . Письма о физических отзывах . 56 (9): 930–933. Бибкод : 1986PhRvL..56..930B . doi : 10.1103/PhysRevLett.56.930 . ПМИД   10033323 .
    6. ^ Симэнь, Хунъюй; Рассел, Филипп Э. (1 июля 1992 г.). «Микроизготовление наконечников АСМ с использованием методов сфокусированного ионного и электронного пучка». Ультрамикроскопия . 42–44: 1526–1532. дои : 10.1016/0304-3991(92)90477-2 .
    7. ^ Альбрехт, Т.Р.; Акамине, С; Карвер, Т.Е.; Quate, CF (1990). «Микроизготовление консольных щупов для атомно-силового микроскопа». Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (4): 3386–3396. Бибкод : 1990JVSTA...8.3386A . дои : 10.1116/1.576520 .
    8. ^ Ибе, JP; Бей, П.П.; Брандоу, С.Л.; Бризцолара, Р.А.; Бернем, Северная Каролина; Дилелла, Д.П.; Ли, КП; Марриан, CR K; Колтон, Р.Дж. (1990). «Об электрохимическом травлении игл для сканирующей туннельной микроскопии». Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (4): 3570–3575. Бибкод : 1990JVSTA...8.3570I . дои : 10.1116/1.576509 .
    9. ^ Jump up to: а б Эквалл, Ингер; Вальстрем, Эрик; Классон, Дэн; Олин, Хокан; Олссон, Ева (1999). «Приготовление и характеристика электрохимически травленных W-наконечников для СТМ». Измерительная наука и технология . 10 (1): 11. Бибкод : 1999MeScT..10...11E . дои : 10.1088/0957-0233/10/1/006 . S2CID   250840231 .
    10. ^ Jump up to: а б с Мюллер, А.-Д; Мюллер, Ф; Хитшольд, М; Демминг, Ф; Джерш, Дж; Дикманн, К. (1999). «Характеристика электрохимически травленных вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии». Обзор научных инструментов . 70 (10): 3970–3972. Бибкод : 1999RScI...70.3970M . дои : 10.1063/1.1150022 .
    11. ^ Jump up to: а б Цзюй, Бин-Фэн; Чен, Юань-Лю; Ге, Яочжэн (2011). «Искусство электрохимического травления для изготовления вольфрамовых зондов с контролируемым профилем наконечника и характеристическими параметрами». Обзор научных инструментов . 82 (1): 013707–013707–8. Бибкод : 2011RScI...82a3707J . дои : 10.1063/1.3529880 . ПМИД   21280837 .
    12. ^ Jump up to: а б Чанг, Вэй-Це; Хван, Инг-Шоу; Чанг, Му-Тунг; Лин, Чунг-Юэ; Сюй, Вэй-Хао; Хоу, Джин-Лонг (2012). «Способ электрохимического травления вольфрамовых игл управляемого профиля». Обзор научных инструментов . 83 (8): 083704–083704–6. Бибкод : 2012RScI...83h3704C . дои : 10.1063/1.4745394 . ПМИД   22938300 .
    13. ^ Хан, Ясир; Аль-Фалих, Хишам; Чжан, Япин; Нг, Тьен Хи; Оой, Бун С. (июнь 2012 г.). «Двухстадийное управляемое электрохимическое травление вольфрамовых игл сканирующей зондовой микроскопии» . Обзор научных инструментов . 83 (6): 063708–063708–8. Бибкод : 2012RScI...83f3708K . дои : 10.1063/1.4730045 . hdl : 10754/312975 . ПМИД   22755635 .
    14. ^ Jump up to: а б Бани Милхим, Алаеддин; Бен Мрад, Рида (2014). «Техника электрохимического травления: длинные и острые вольфрамовые наконечники для наноприложений». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 32 (3): 031806. дои : 10.1116/1.4873700 .
    15. ^ Валенсия, Виктор А; Такер, Авеш А; Деруэн, Джонатан; Валенсия, Дамиан Н; Фарбер, Рэйчел Дж; Гебель, Дана А; Киллелеа, Дэниел Р. (2015). «Изготовление насадок сканирующей туннельной микроскопии методом травления импульсным переменным током» . Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 33 (2): 023001. Бибкод : 2015JVSTA..33b3001V . дои : 10.1116/1.4904347 .
    16. ^ Jump up to: а б с Шельц, Джеймс К.; Сюй, Пэн; Барбер, Стивен Д; Ци, Дэцзюнь; Акерман, Мэтью Л; Баснет, Гобинд; Кук, Кэмерон Т; Тибадо, Пол М. (2012). «Метод с высоким процентом успеха для подготовки и предварительной оценки вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии атомного разрешения». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 30 (3): 033201. arXiv : 1502.01641 . Бибкод : 2012JVSTB..30c3201S . дои : 10.1116/1.3701977 . S2CID   119286180 .
    17. ^ Jump up to: а б с д и ж Дай, Хунцзе; Хафнер, Джейсон Х.; Ринзлер, Эндрю Г.; Кольбер, Дэниел Т.; Смолли, Ричард Э. (ноябрь 1996 г.). «Нанотрубки как нанозонды в сканирующей зондовой микроскопии». Природа . 384 (6605): 147–50. Бибкод : 1996Natur.384..147D . дои : 10.1038/384147a0 . S2CID   4328402 .
    18. ^ Ли, Цзюнь; Касселл, Алан М.; Дай, Хунцзе (1 августа 1999 г.). «Углеродные нанотрубки как насадки АСМ: измерение молекул ДНК на границе раздела жидкость/твердое тело». Анализ поверхности и интерфейса . 28 (1): 8–11. doi : 10.1002/(sici)1096-9918(199908)28:1<8::aid-sia610>3.0.co;2-4 .
    19. ^ Jump up to: а б с д и Ли, Джэ Соль; Сон, Чонки; Ким, Сон О; Ким, Сокбом; Ли, Уджу; Джекман, Джошуа А.; Ким, Дончоул; Чо, Нам Джун; Ли, Чончул (20 мая 2016 г.). «Многофункциональные гидрогелевые нанозонды для атомно-силовой микроскопии» . Природные коммуникации . 7 : 11566. Бибкод : 2016NatCo...711566L . дои : 10.1038/ncomms11566 . ПМЦ   4876479 . ПМИД   27199165 .
    20. ^ Jump up to: а б Узе, Ф; Мейер, Р; Шнееганс, О; Бойер, Л. (1996). «Изображение локальных электрических свойств металлических поверхностей методом атомно-силовой микроскопии с проводящими зондами». Письма по прикладной физике . 69 (13): 1975–1977. Бибкод : 1996ApPhL..69.1975H . дои : 10.1063/1.117179 .
    21. ^ Jump up to: а б Кайзер, Уве; Шварц, Александр; Визендангер, Роланд (март 2007 г.). «Магнитно-обменная силовая микроскопия с атомным разрешением». Природа . 446 (7135): 522–5. Бибкод : 2007Natur.446..522K . дои : 10.1038/nature05617 . ПМИД   17392782 . S2CID   4370906 .
    22. ^ Jump up to: а б с д Грей, Роберт С.; Фишман, Виктор А.; Бард, Аллен Дж. (май 1977 г.). «Простая ячейка для исследования твердых тел и жидкостей методом фотоакустической спектроскопии». Аналитическая химия . 49 (6): 697–700. дои : 10.1021/ac50014a009 .
    23. ^ Jump up to: а б с Иноуэ, Ясуси; Кавата, Сатоши (1994). «Ближнепольный сканирующий оптический микроскоп с металлическим наконечником зонда». Оптические письма . 19 (3): 159. Бибкод : 1994OptL...19..159I . дои : 10.1364/OL.19.000159 . ПМИД   19829577 .
    24. ^ Jump up to: а б Мюллер, М (2002). «Наука, медицина и будущее: микродиализ» . БМЖ . 324 (7337): 588–91. дои : 10.1136/bmj.324.7337.588 . ПМЦ   1122512 . ПМИД   11884326 .
    25. ^ Jump up to: а б с д Фрисби, К. Дэниел; Розняй, Лоуренс Ф.; Ной, Александр; Райтон, Марк С.; Либер, Чарльз М. (30 сентября 1994 г.). «Визуализация функциональных групп с помощью химической силовой микроскопии». Наука . 265 (5181): 2071–4. Бибкод : 1994Sci...265.2071F . дои : 10.1126/science.265.5181.2071 . ПМИД   17811409 . S2CID   1192124 .
    26. ^ Jump up to: а б Вольф, Э.Л. (2011). "Введение". Принципы электронной туннельной спектроскопии. Второе издание . стр. 1–22. doi : 10.1093/acprof:oso/9780199589494.003.0001 . ISBN  9780199589494 .
    27. ^ Аткинс, П. (2006). Физическая химия Аткина . Нью-Йорк. п. 77. {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
    28. ^ Раджасекаран, Прадип Рамиа; Чжоу, Чуанхун; Дасари, Маллика; Восс, Кай-Оббе; Траутманн, Кристина; Кохли, Пунит (01.06.2017). «Редактор полимерной литографии: Редактирование литографических ошибок с помощью нанопористых полимерных зондов» . Достижения науки . 3 (6): e1602071. Бибкод : 2017SciA....3E2071R . дои : 10.1126/sciadv.1602071 . ПМЦ   5466373 . ПМИД   28630898 .
    29. ^ Jump up to: а б Аллен, С; Дэвис, Дж; Доукс, AC; Дэвис, MC; Эдвардс, Дж. К.; Паркер, MC; Робертс, CJ; Сефтон, Дж; Тендлер, SJB; Уильямс, премьер-министр (1996). «Наблюдение in situ связывания стрептавидина и биотина на поверхности лунок для иммуноанализа с использованием атомно-силового микроскопа». Письма ФЭБС . 390 (2): 161–164. дои : 10.1016/0014-5793(96)00651-5 . ПМИД   8706850 .
    30. ^ Jump up to: а б с д Гросс, Лео; Мон, Фабиан; Молл, Николай; Шулер, Бруно; Криадо, Алехандро; Гутиан, Энрике; Пенья, Диего; Гурдон, Андре; Мейер, Герхард (14 сентября 2012 г.). «Дискриминация порядка связей с помощью атомно-силовой микроскопии». Наука . 337 (6100): 1326–9. Бибкод : 2012Sci...337.1326G . дои : 10.1126/science.1225621 . ПМИД   22984067 . S2CID   206542919 .
    31. ^ Учихаши, Такаюки; Иино, Рёта; Андо, Тосио; Нодзи, Хироюки (5 августа 2011 г.). «Высокоскоростная атомно-силовая микроскопия выявила ротационный катализ безроторной F1-АТФазы» . Наука . 333 (6043): 755–8. Бибкод : 2011Sci...333..755U . дои : 10.1126/science.1205510 . hdl : 2297/28580 . ПМИД   21817054 . S2CID   21492596 .
    32. ^ Jump up to: а б с д и ж Гросс, Лео; Мон, Фабиан; Молль, Николай; Лильджерот, Питер; Мейер, Герхард (28 августа 2009 г.). «Химическая структура молекулы, разрешенная с помощью атомно-силовой микроскопии». Наука . 325 (5944): 1110–4. Бибкод : 2009Sci...325.1110G . дои : 10.1126/science.1176210 . ПМИД   19713523 . S2CID   9346745 .
    33. ^ Вендел, М.; Лоренц, Х.; Коттхаус, JP (18 декабря 1995 г.). «Острые насадки, наносимые электронным лучом, для литографии и визуализации атомно-силового микроскопа высокого разрешения». Письма по прикладной физике . 67 (25): 3732–3734. Бибкод : 1995ApPhL..67.3732W . дои : 10.1063/1.115365 .
    34. ^ Нидерманн, П; Ханни, В; Морель, Д; Перре, А; Скиннер, Н.; Индермюле, П.-Ф; Нет в наличии, Н.-Ф. де Рой (1998). «Алмазные CVD-зонды для нанотехнологий» (PDF) . Прикладная физика A: Материаловедение и обработка . 66 (7): С31–С34. Бибкод : 1998ApPhA..66S..31N . дои : 10.1007/s003390051094 . S2CID   97572443 .
    35. ^ Jump up to: а б Нгуен, Каттиен В.; Чао, Го-Джен; Стивенс, Рэмси, доктор медицины; Дельзайт, Лэнс; Касселл, Алан; Хан, Цзе; Мейяппан, М. (2001). «Зонды с наконечниками из углеродных нанотрубок: стабильность и боковое разрешение в сканирующей зондовой микроскопии и применение в науках о поверхности полупроводников». Нанотехнологии . 12 (3): 363. Бибкод : 2001Nanot..12..363N . дои : 10.1088/0957-4484/12/3/326 . hdl : 2060/20010091009 . S2CID   46936386 .
    36. ^ Jump up to: а б Терсофф, Дж.; Хаманн, доктор медицинских наук (20 июня 1983 г.). «Теория и применение сканирующего туннельного микроскопа» . Письма о физических отзывах . 50 (25): 1998–2001. Бибкод : 1983PhRvL..50.1998T . doi : 10.1103/PhysRevLett.50.1998 .
    37. ^ Мюллер, Дэниел Дж.; Дюфрен, Ив Ф. (май 2008 г.). «Атомно-силовая микроскопия как многофункциональный молекулярный инструментарий в нанобиотехнологии». Природные нанотехнологии . 3 (5): 261–9. Бибкод : 2008НатНа...3..261М . дои : 10.1038/nnano.2008.100 . ПМИД   18654521 .
    38. ^ Бараттен, Режис; Войер, Норманд (2008). «Химические модификации насадок АСМ для изучения событий молекулярного распознавания». Химические коммуникации (13): 1513–32. дои : 10.1039/B614328H . ПМИД   18354789 .
    39. ^ Горбунов А.А.; Вольф, Б; Эдельманн, Дж (1993). «Использование серебряных наконечников в сканирующей туннельной микроскопии». Обзор научных инструментов . 64 (8): 2393–2394. Бибкод : 1993RScI...64.2393G . дои : 10.1063/1.1143892 .
    40. ^ Jump up to: а б с д Гарнес, Дж; Краг, Ф; Мо/Рч, К.А.; Толен, AR (1990). «Просвечивающая электронная микроскопия сканирующих туннельных наконечников». Журнал вакуумной науки и технологий A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (1): 441–444. Бибкод : 1990JVSTA...8..441G . дои : 10.1116/1.576417 .
    41. ^ Jump up to: а б Мате, К. Мэтью; Макклелланд, Гэри М.; Эрландссон, Рагнар; Чан, Ширли (26 октября 1987 г.). «Атомное трение вольфрамового наконечника о графитовую поверхность». Письма о физических отзывах . 59 (17): 1942–1945. Бибкод : 1987PhRvL..59.1942M . doi : 10.1103/PhysRevLett.59.1942 . ПМИД   10035374 .
    42. ^ Jump up to: а б Лю, Сюэ Ян.; Фан, Фу Рен Ф.; Лин, Чарльз В.; Бард, Аллен Дж. (июнь 1986 г.). «Сканирующий электрохимический и туннельный ультрамикроэлектродный микроскоп для исследования поверхности электродов в растворе с высоким разрешением». Журнал Американского химического общества . 108 (13): 3838–3839. дои : 10.1021/ja00273a054 .
    43. ^ Лазарев Александр; Фанг, Николас; Ло, Ци; Чжан, Сян (2003). «Формирование тонких наконечников сканирующей оптической микроскопии ближнего поля. Часть II. Путем вытягивания и изгиба с лазерным нагревом». Обзор научных инструментов . 74 (8): 3684–3688. Бибкод : 2003RScI...74.3684L . дои : 10.1063/1.1589584 .
    44. ^ Эссаиди, Н.; Чен, Ю.; Коттлер, В.; Камбрил, Э.; Майе, К.; Ронарх, Н.; Вье, К. (1 февраля 1998 г.). «Изготовление и определение характеристик волоконно-оптических нанозондов для сканирующей ближнепольной оптической микроскопии». Прикладная оптика . 37 (4): 609–615. Бибкод : 1998ApOpt..37..609E . дои : 10.1364/AO.37.000609 . ПМИД   18268630 .
    45. ^ Jump up to: а б с д и Гобинд, Баснет (2013). Изготовление вольфрамовых острий, пригодных для сканирующей зондовой микроскопии методами электрохимического травления (Диссертация). Университет Арканзаса, Фейетвилл.
    46. ^ Чунг, Чин Ли; Хафнер, Джейсон Х.; Либер, Чарльз М. (11 апреля 2000 г.). «Советы по атомно-силовой микроскопии углеродных нанотрубок: прямой рост методом химического осаждения из паровой фазы и применение для получения изображений с высоким разрешением» . Труды Национальной академии наук . 97 (8): 3809–13. Бибкод : 2000PNAS...97.3809C . дои : 10.1073/pnas.050498597 . ЧВК   18098 . ПМИД   10737761 .
    47. ^ Мартинес, Дж.; Юзвинский, Т.Д.; Феннимор, AM; Зеттл, А.; Гарсиа, Р.; Бустаманте, К. (2005). «Контроль длины и заточка кончиков углеродных нанотрубок атомно-силового микроскопа с помощью электронного луча» (PDF) . Нанотехнологии . 16 (11): 2493. Бибкод : 2005Nanot..16.2493M . дои : 10.1088/0957-4484/16/11/004 . S2CID   169215 .
    48. ^ Люсье, Анн-Софи; Мортенсен, Хенрик; Сунь, Ян; Грюттер, Питер (19 декабря 2005 г.). «Определение атомной структуры вольфрамовых игл сканирующей зондовой микроскопии методом полевой ионной микроскопии» . Физический обзор B . 72 (23): 235420. Бибкод : 2005PhRvB..72w5420L . дои : 10.1103/PhysRevB.72.235420 .
    49. ^ Мейстер, А; Лили, М; Брюггер, Дж; Пугин, Р.; Хайнцельманн, Х (2004). «Нанодиспенсер для объемного осаждения аттолитров с использованием зондов атомно-силовой микроскопии, модифицированных методом фрезерования сфокусированным ионным лучом» (PDF) . Письма по прикладной физике . 85 (25): 6260–6262. Бибкод : 2004АпФЛ..85.6260М . дои : 10.1063/1.1842352 .
    50. ^ Jump up to: а б с д Чжан, Р. (1996). «Подготовка острых поликристаллических вольфрамовых наконечников для визуализации сканирующей туннельной микроскопии». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (1): 1. Бибкод : 1996JVSTB..14....1Z . дои : 10.1116/1.589029 .
    51. ^ Ли, Чанву; Ким, Сон Тэ; Чон, Пён Гын; Юн, Сок Джун; Сон, Ён Джэ; Ли, Ён Хи; Пак, Ду Джэ; Чон, Мун Сок (13 января 2017 г.). «Визуализация двумерного дисульфида вольфрама, улучшенная на зонде, с помощью оптимизированного процесса изготовления наконечника» . Научные отчеты . 7 : 40810. Бибкод : 2017NatSR...740810L . дои : 10.1038/srep40810 . ПМК   5234014 . ПМИД   28084466 .
    52. ^ Ким, Минджунг; Челиковский, Джеймс Р. (2015). «Функционализация CO-наконечника в атомно-силовой микроскопии субатомного разрешения». Письма по прикладной физике . 107 (16): 163109. Бибкод : 2015ApPhL.107p3109K . дои : 10.1063/1.4934273 .
    53. ^ Jump up to: а б Чжан, Цзюнь; Чен, Пэнчэн; Юань, Бинкай; Цзи, Вэй; Ченг, Чжихай; Цю, Сяохуэй (01 ноября 2013 г.). «Идентификация межмолекулярных связей в реальном пространстве с помощью атомно-силовой микроскопии» . Наука . 342 (6158): 611–614. Бибкод : 2013Sci...342..611Z . дои : 10.1126/science.1242603 . ПМИД   24072819 . S2CID   42302237 .
    54. ^ Кулиш, В; Акерманн, Л; Собиш, Б (1996). «О механизмах смещенного усиленного зародышеобразования алмаза». Физический статус Солиди А. 154 (1): 155–174. Бибкод : 1996PSSAR.154..155K . дои : 10.1002/pssa.2211540113 .
    55. ^ Германн, Г.Дж.; Макклелланд, GM; Мицуда, Ю; Бак, М; Секи, Х (1992). «Алмазные насадки силового микроскопа, изготовленные методом химического осаждения из паровой фазы». Обзор научных инструментов . 63 (9): 4053–4055. Бибкод : 1992RScI...63.4053G . дои : 10.1063/1.1143265 .
    56. ^ Калафиоре, Джузеппе; Кошелев Александр; Дарлингтон, Томас П.; Борис, Николай Дж.; Мелли, Мауро; Поляков, Александр; Кантарелла, Джузеппе; Аллен, Фрэнсис И.; Лам, Пол (10 мая 2017 г.). «Зонды ближнего поля колокольчатой ​​формы, изготовленные методом наноимпринтной литографии на грани оптического волокна» . Научные отчеты . 7 (1): 1651. Бибкод : 2017NatSR...7.1651C . дои : 10.1038/s41598-017-01871-5 . ПМЦ   5431761 . ПМИД   28490793 .
    57. ^ Нгуен, Каттиен В.; Да, Ци; Мейяппан, М. (2005). «Наконечники из углеродных нанотрубок для сканирующей зондовой микроскопии: изготовление и нанометрология с высоким аспектным соотношением». Измерительная наука и технология . 16 (11): 2138. doi : 10.1088/0957-0233/16/11/003 . S2CID   121141040 .
    58. ^ Jump up to: а б с д Мендес, Дж; Луна, М; Баро, AM (1992). «Подготовка наконечников STM W и определение характеристик с помощью FEM, TEM и SEM». Поверхностная наука . 266 (1–3): 294–298. Бибкод : 1992SurSc.266..294M . дои : 10.1016/0039-6028(92)91036-Б .
    59. ^ Способ очистки наконечников зондов карт и устройство для реализации способа , 3 апреля 1996 г. , получено 15 мая 2018 г.
    60. ^ Фраммельсбергер, Вернер; Бенштеттер, Гюнтер; Кили, Дженис; Стэмп, Ричард (2007). «Определение толщины тонких и ультратонких пленок SiO 2 на основе C-AFM с использованием наконечников зондов с различным проводящим покрытием». Прикладная наука о поверхности . 253 (7): 3615–3626. Бибкод : 2007ApSS..253.3615F . дои : 10.1016/j.apsusc.2006.07.070 .
    61. ^ Дай, Гаолян; Поленц, Франк; Данзебринк, Ганс-Ульрих; Сюй, Мин; Хаше, Клаус; Вилкенинг, Гюнтер (2004). «Метрологический сканирующий зондовый микроскоп большого диапазона». Обзор научных инструментов . 75 (4): 962–969. Бибкод : 2004RScI...75..962D . дои : 10.1063/1.1651638 .
    62. ^ Jump up to: а б Мейер, Дж.А.; Страник, С.Дж.; Ван, Дж.Б.; Вайс, П.С. (1 июля 1992 г.). «Автоэмиссионные вольт-амперные кривые как диагностика наконечников сканирующего туннельного микроскопа» (PDF) . Ультрамикроскопия . 42–44: 1538–1541. дои : 10.1016/0304-3991(92)90479-4 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2018 года.
    63. ^ Jump up to: а б с Бигельсен, Д.К.; Понсе, Ф.А.; Трамонтана, Дж. К.; Кох, С.М. (1987). «Ионно-фрезерованные насадки для сканирующей туннельной микроскопии». Письма по прикладной физике . 50 (11): 696–698. Бибкод : 1987АпФЛ..50..696Б . дои : 10.1063/1.98070 .
    64. ^ Лисовски, В; Ван Ден Берг, AH J; Кип, Г.А.М; Ханекамп, LJ (1991). «Характеристика вольфрамовых наконечников для СТМ с помощью SEM/AES/XPS» (PDF) . Журнал аналитической химии Фрезениуса . 341 (3–4): 196–199. дои : 10.1007/BF00321548 . S2CID   30174156 .
    65. ^ Де Хир, Вашингтон; Ч Телен, А; Угарте, Д. (1995). «Автоэмиссионный источник электронов из углеродных нанотрубок». Наука . 270 (5239): 1179–1180. Бибкод : 1995Sci...270.1179D . дои : 10.1126/science.270.5239.1179 . S2CID   179090084 .
    66. ^ Jump up to: а б Хаттер, Джеффри Л; Беххофер, Джон (1993). «Калибровка наконечников атомно-силового микроскопа». Обзор научных инструментов . 64 (7): 1868–1873. Бибкод : 1993RScI...64.1868H . дои : 10.1063/1.1143970 .
    67. ^ Фаст, Дж. Э.; Лоберг, Б; Норден, Х (1967). «Приготовление незагрязненных образцов вольфрама для автоионного микроскопа». Журнал научных инструментов . 44 (12): 1044–1045. дои : 10.1088/0950-7671/44/12/428 .
    68. ^ Криченти, А; Папараццо, Э; Скарселли, Массачусетс; Моретто, Л; Селчи, С (1994). «Приготовление и характеристика вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии». Обзор научных инструментов . 65 (5): 1558–1560. Бибкод : 1994RScI...65.1558C . дои : 10.1063/1.1144891 .
    69. ^ Колтон, Р.Дж.; Бейкер, С.М.; Балдешвилер, JD; Кайзер, WJ (1987). « Безоксидный наконечник для сканирующей туннельной микроскопии» (PDF) . Письма по прикладной физике . 51 (5): 305–307. Бибкод : 1987ApPhL..51..305C . дои : 10.1063/1.98451 .
    70. ^ Jump up to: а б Хакер, Б; Хиллебранд, А; Хартманн, Т; Гукенбергер, Р. (1 июля 1992 г.). «Подготовка и характеристика насадок для сканирующей туннельной микроскопии биологических препаратов». Ультрамикроскопия . 42–44: 1514–1518. дои : 10.1016/0304-3991(92)90475-Y .
    71. ^ Jump up to: а б Шварц, UD; Хафке, Х; Рейманн, П; Гюнтеродт, Х.-Ю (1994). «Наконечные артефакты в сканирующей силовой микроскопии». Журнал микроскопии . 173 (3): 183–197. дои : 10.1111/j.1365-2818.1994.tb03441.x . S2CID   93465874 .
    72. ^ Jump up to: а б ДеРоуз, Дж.А.; Ревель, Ж.-П. (май 1997 г.). «Исследование наконечников зондов атомной (сканирующей) силовой микроскопии с помощью просвечивающего электронного микроскопа». Микроскопия и микроанализ . 3 (3): 203–213. Бибкод : 1997MiMic...3..203D . дои : 10.1017/S143192769797015X . ISSN   1435-8115 . S2CID   137851516 .
    73. ^ Jump up to: а б Финстра, Рэндалл М. (1994). «Сканирующая туннельная спектроскопия». Поверхностная наука . 299–300: 965–979. Бибкод : 1994SurSc.299..965F . дои : 10.1016/0039-6028(94)90710-2 .
    74. ^ Финстра, РМ; Строшио, Джозеф А; Фейн, AP (1987). «Туннельная спектроскопия поверхности Si(111)2 × 1». Поверхностная наука . 181 (1–2): 295–306. Бибкод : 1987SurSc.181..295F . дои : 10.1016/0039-6028(87)90170-1 .
    75. ^ Jump up to: а б Чанг, Чуан С. (1971). «Оже-электронная спектроскопия». Поверхностная наука . 25 (1): 53–79. Бибкод : 1971SurSc..25...53C . дои : 10.1016/0039-6028(71)90210-X .
    76. ^ Донгмо, Самуэль; Вильяррубиа, Джон С.; Джонс, Сэмюэл Н.; Ренегар, Томас Б.; Постек, Майкл Т.; Сун, Цзюнь-Фэн (1 марта 1998 г.). «Характеристика наконечника для метрологии ширины сканирующего зондового микроскопа» . НИСТ .
    77. ^ Хирлеманн, Андреас; К. Кэмпбелл, Дж; Бейкер, Лейн; М. Крукс, Р.; Рикко, Антонио (1 июня 1998 г.). «Структурное искажение дендримеров на золотых поверхностях: АСМ-исследование в режиме постукивания». Журнал Американского химического общества . 120 (21): 5323–5324. дои : 10.1021/ja974283f .
    78. ^ ВАН КЛИФ, М.; ХОЛТ, SA; УОТСОН, ГС; МИХРА, С. (январь 1996 г.). «Полистироловые сферы на слюдяных подложках: калибровка АСМ, параметры зонда и артефакты сканирования». Журнал микроскопии . 181 (1): 2–9. дои : 10.1046/j.1365-2818.1996.74351.x . S2CID   96004404 .
    79. ^ Тодд, Брайан А; Эппелл, Стивен Дж (2001). «Метод улучшения количественного анализа изображений УЛМ на наноуровне». Поверхностная наука . 491 (3): 473–483. Бибкод : 2001SurSc.491..473T . дои : 10.1016/S0039-6028(01)01313-9 .
    80. ^ Диксон, Рональд Дж; Кенинг, Райнер Г; Цай, Винсент В.; Фу, Джозеф; Ворбургер, Теодор V (1999). «Размерная метрология с использованием атомно-силового микроскопа, калиброванного NIST». В Сингхе, Бханваре (ред.). Метрология, контроль и управление процессами микролитографии XIII . Метрология, контроль и управление процессами микролитографии XIII. Том. 3677. с. 20. дои : 10.1117/12.350822 . S2CID   136723937 .
    81. ^ Донмо, Сэмюэл (1 марта 1996 г.). «Метод слепой реставрации изображений туннельной и атомно-силовой микроскопии». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1552. Бибкод : 1996JVSTB..14.1552D . дои : 10.1116/1.589137 .
    82. ^ Вильяррубиа, Дж. С. (1996). «Определение характеристик наконечника сканирующего зондового микроскопа без калиброванных устройств для определения характеристик наконечника». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1518. Бибкод : 1996JVSTB..14.1518V . дои : 10.1116/1.589130 .
    83. ^ Уильямс, ПМ (1996). «Слепая реконструкция данных изображения сканирующего зонда». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1557. Бибкод : 1996JVSTB..14.1557W . дои : 10.1116/1.589138 .
    84. ^ Вильяррубия, Дж.С. (июль 1997 г.). «Алгоритмы моделирования изображений, реконструкции поверхности и оценки наконечника сканирующего зондового микроскопа» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 102 (4): 425–454. дои : 10.6028/jres.102.030 . ПМЦ   4882144 . ПМИД   27805154 .
    85. ^ Ю, Мин-Фэн; Лурье, Олег; Дайер, Марк Дж.; Молони, Катерина; Келли, Томас Ф.; Руофф, Родни С. (28 января 2000 г.). «Прочность и механизм разрушения многостенных углеродных нанотрубок под действием растягивающей нагрузки». Наука . 287 (5453): 637–640. Бибкод : 2000Sci...287..637Y . дои : 10.1126/science.287.5453.637 . ПМИД   10649994 .
    86. ^ Хафнер, Джейсон Х.; Чунг, Чин Ли; Либер, Чарльз М. (апрель 1999 г.). «Выращивание нанотрубок для наконечников зондовой микроскопии» (PDF) . Природа . 398 (6730): 761–762. Бибкод : 1999Natur.398..761H . дои : 10.1038/19658 . S2CID   4425038 .
    87. ^ Вонг, Станислав С.; Харпер, Джеймс Д.; Лэнсбери, Питер Т.; Либер, Чарльз М. (январь 1998 г.). «Советы по углеродным нанотрубкам: зонды высокого разрешения для визуализации биологических систем». Журнал Американского химического общества . 120 (3): 603–604. дои : 10.1021/ja9737735 .
    88. ^ Jump up to: а б Вонг, Станислав С.; Вулли, Адам Т.; Йоселевич, Эрнесто; Чунг, Чин Ли; Либер, Чарльз М. (август 1998 г.). «Наконечники зондов из одностенных углеродных нанотрубок с ковалентными функциональными группами для химической силовой микроскопии». Журнал Американского химического общества . 120 (33): 8557–8. дои : 10.1021/ja9817803 .
    89. ^ Ван, Чжиган; Чжоу, Чуньцин; Ван, Чен; Ван, Лицзюнь; Фан, Сяохун; Бай, Чуньли (октябрь 2003 г.). «Исследование агрегации бета-амилоида на графите АСМ и СТМ». Ультрамикроскопия . 97 (1–4): 73–79. дои : 10.1016/S0304-3991(03)00031-7 . ПМИД   12801659 .
    90. ^ Уилсон, Нил Р.; Макферсон, Джули В. (13 июля 2009 г.). «Наконечники из углеродных нанотрубок для атомно-силовой микроскопии». Природные нанотехнологии . 4 (8): 483–491. Бибкод : 2009NatNa...4..483W . дои : 10.1038/nnano.2009.154 . ПМИД   19662008 .
    91. ^ Патель, Н.; Дэвис, MC; Хитон, Р.Дж.; Робертс, CJ; Тендлер, SJB; Уильямс, премьер-министр (1 марта 1998 г.). «Исследование с помощью сканирующей зондовой микроскопии физисорбции и хемосорбции белковых молекул на самоорганизующихся монослоях с карбоксилатными концевыми группами». Прикладная физика А. 66 (1): S569–S574. дои : 10.1007/s003390051203 . S2CID   95572322 .
    92. ^ Ной, Александр; Фрисби, К. Дэниел; Розняй, Лоуренс Ф.; Райтон, Марк С.; Либер, Чарльз М. (август 1995 г.). «Химическая силовая микроскопия: использование химически модифицированных советов для количественной оценки адгезии, трения и распределения функциональных групп в молекулярных сборках». Журнал Американского химического общества . 117 (30): 7943–7951. дои : 10.1021/ja00135a012 .
    93. ^ Фрисби, компакт-диск; Розняй, Л.Ф.; Ной, А.; Райтон, штат Массачусетс; Либер, КМ (30 сентября 1994 г.). «Визуализация функциональных групп методом химической силовой микроскопии». Наука . 265 (5181): 2071–2074. Бибкод : 1994Sci...265.2071F . дои : 10.1126/science.265.5181.2071 . ПМИД   17811409 . S2CID   1192124 .
    94. ^ Либер, Чарльз М.; Вонг, Станислав С.; Йоселевич, Эрнесто; Вулли, Адам Т.; Чунг, Чин Ли (2 июля 1998 г.). «Ковалентно-функционализированные нанотрубки как зонды нанометрового размера в химии и биологии» (PDF) . Природа . 394 (6688): 52–55. Бибкод : 1998Natur.394...52W . дои : 10.1038/27873 . ПМИД   9665127 . S2CID   4353198 .
    95. ^ Ховард, Эй Джей; Рожь, РР; Хьюстон, JE (15 февраля 1996 г.). «Наномеханические основы визуализации мягких материалов с помощью атомно-силовой микроскопии в постукивающем режиме». Журнал прикладной физики . 79 (4): 1885–1890. Бибкод : 1996JAP....79.1885H . дои : 10.1063/1.361090 .
    96. ^ Догрюэль, Дэвид; Уильямс, Питер; Нельсон, Рэндалл В. (декабрь 1995 г.). «Быстрое триптическое картирование с использованием наконечников зондов ферментативно-активного масс-спектрометра». Аналитическая химия . 67 (23): 4343–4348. дои : 10.1021/ac00119a022 . ПМИД   8633777 .
    97. ^ Jump up to: а б Сиотари, Акитоши; Сугимото, Ёсиаки (3 февраля 2017 г.). «Визуализация водных сетей сверхвысокого разрешения методом атомно-силовой микроскопии» . Природные коммуникации . 8 : 14313. Бибкод : 2017NatCo...814313S . дои : 10.1038/ncomms14313 . ПМК   5296746 . ПМИД   28155856 .
    98. ^ Jump up to: а б Ван, Сяо-Е; Рихтер, Маркус; Он, Юаньцинь; Бьорк, Йонас; Рисс, Александр; Раджеш, Раджу; Гарника, Мануэла; Хеннерсдорф, Феликс; Вейганд, Ян Дж; Нарита, Акимицу; Бергер, Рейнхард; Фэн, Синьлян; Аувертер, Вилли; Барт, Йоханнес V; Пальма, Карлос-Андрес; Мюллен, Клаус (2017). «Исследование антиароматических полициклических углеводородов со встроенными в пиразин, генерируемых гомосочетанием азометинилида в растворе и на поверхности» . Природные коммуникации . 8 (1): 1948. Бибкод : 2017NatCo...8.1948W . дои : 10.1038/s41467-017-01934-1 . ПМК   5717246 . ПМИД   29208962 .
    Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Probe_tip&oldid=1191814172"
    Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
    Arc.Ask3.Ru
    Номер скриншота №: 185f6742c89064bdb39bb55a92a8f5d7__1703538780
    URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/18/d7/185f6742c89064bdb39bb55a92a8f5d7.html
    Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
    Probe tip - Wikipedia
    Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)