Экспериментальное оборудование
Основными методиками исследования лаборатории химической физики наноструктур являются зондовые методы:
1. сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия (СТМ/СТС);
2. атомно-силовая микроскопия (АСМ).
Основой методики СТМ/СТС является измерение туннельного тока, возникающего между металлической иглой (зондом) и проводящим образцом и построение топографии поверхности образца на основе полученных данных (микроскопия) и снятие вольтамперных характеристик туннельного контакта локальной области образца под иглой (спектроскопия). Благодаря явлению туннелирования эта методика обладает рядом преимуществ:
1. возможность получения атомного разрешения;
2. исследование локальных свойств образца;
3. нанолитография.
Однако метод СТМ/СТС также имеет некоторые ограничения:
1. возможность исследования только проводящих образцов;
2. необходимость сверхвысокого вакуума;
3. невозможность получения данных об элементном составе образца.
Сканирующий туннельный микроскоп
Тестирование иглы для получения атомного разрешения на примере высокоориентированной поверхности графита
Атомно-силовой микроскоп
Принцип работы АСМ основан на регистрации силового взаимодействия между образцом и специальным зондом - кантилевером. АСМ обладает худшим разрешением по сравнению с СТМ, однако позволяет работать и с непроводящими образцами. Кроме того, наличие сверхвысоковакуумной техники также необязательно. Нельзя не отметить некоторые сложности измерения топографии образца в бесконтактном режиме и вероятность повреждения исследуемой поверхности в контактном режиме.
Также в ходе экспериментов в лабора-тории был создан ряд новых экспери-ментальных методов - "нанолаборатория", сканирующая туннельная кинетическая микроскопия и сканирующая туннельная резонансная микроскопия, которые позволяют синтезировать и модифицировать единичные поверхностные нанокластеры и тонкие пленки оксидов и исследовать их физико-химические характеристики.
Измерительная головка атомно-силового микроскопа