تبلیغات
انجمن علمی فوتونیک فیزیک دانشگاه صنعتی شیراز - ساخت میکروسکوپ نیروی اتمی: ابزاری برای پیشتازی در عرصه فناوری

انجمن علمی فوتونیک فیزیک دانشگاه صنعتی شیراز
 
اگر لذت کشف عمیق جهان را بفهمی،اولین گزینه تو فیزیک خواهد بود...آلبرت اینشتین
نوشته شده در تاریخ جمعه 10 خرداد 1392 توسط صادق دانشجو
کشور ما اکنون در زمره کشورهای سازنده میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) قرار دارد. ساخت تجهیزات آزمایشگاهی در حوزه فناوری نانو مانند دستگاه AFM زمینه‌ اجرای پروژه‌ها و طرح‌های تحقیقاتی فراوانی را در حوزه نانو در کشور فراهم کرده است.
میکروسکوپ نیروی اتمی دستگاهی است که برای بررسی خواص و ساختار سطحی مواد در ابعاد نانومتر به‌کار می‌رود. این دستگاه امکان بررسی سطوح گوناگون را تحت شرایط محیطی متفاوت برای محققان فراهم ساخته است. به‌علاوه، با این دستگاه
امکان بررسی سطوح رسانا یا عایق، نرم یا سخت، منسجم یا پودری، بیولوژیک، و آلی یا غیرآلی فراهم شده است.
شرکت آرا پژوهش، پس از ۱۰ سال کار بر روی ساخت تجهیزات نانومتری و با بهره‌گیری از توان علمی نیروهای متخصص خود، برای نخستین بار در ایران موفق به تولید دستگاه میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) شده است. این شرکت در سال ۱۳۷۸و با هدف ارائه مشاوره و طراحی تجهیزات در زمینه فناوری‌های پیشرفته تاسیس شد. هسته مطالعات فناوری نانو در این شرکت از سال ۱۳۸۰ و با تمرکز بر طراحی و ساخت تجهیزات پیشرفته و حساس در زمینه فناوری نانو آغاز شد. آنچه بیش از همه فعالیت این شرکت را متمایز می‌سازد به‌کارگیری فارغ‌التحصیلان زبده از بهترین دانشگاه‌های کشور است.

• روش کار
می‌دانیم که تمامی اجسام هراندازه هم که به ظاهر صاف و صیقلی باشند، باز هم در سطح خود دارای پستی و بلندی و ناصافی‌هایی هستند. به عنوان مثال سطح شیشه بسیار بسیار صاف و صیقلی به نظر می‌رسد، اما اگر در مقیاس خیلی کوچک به آن نگاه کنیم، خواهیم دید که سطح شیشه پر از ناصافی‌ها یا به عبارتی "دست انداز" است. کار میکروسکوپ نیروی اتمی نشان‌دادن این ناصافی‌ها و اندازه‌گیری عمق آنهاست. ثبت چگونگی قرارگیری و نشان دادن عمق و ارتفاعِ پستی و بلندی‌ها در یک سطح خاص از ماده را "توپوگرافی" می‌نامند.
می دانیم که نیروهای بسیار کوچکی بصورت جاذبه و دافعه بین اتمهای باردار وجود دارند، (درست مثل دو سر آهنربا که باعث دفع و جذب می شوند.) چنین نیروهایی بین نوک میکروسکوپ و اتمهای سطح ایجاد می گردد. با اندازه گیری نیروی بین اتمها در نقاط مختلف سطح، می توان محل اتمها روی آن را مشخص کرد.

filereader.php?p1=main_daa8f13c9d65da091


میکروسکوپ نیروی اتمی از اجزاء و قطعات مختلفی تشکیل شده است که مهم‌ترین بخش آن مجموعه "انبرک و نوک" می‌باشد و در واقع قسمت اصلی برای شناخت سطوح به شمار می‌آید. جنس انبرک معمولاً از سیلیسیم و نوک از یک تک اتم (معمولا اتم الماس) تشکیل شده است. برای اینکه میکروسکوپ نیروی اتمی بتواند برجستگی ها و فرورفتگی ها را در ابعاد نانومتر حس کند ، لازم است نوک تیز انبرک ظرافت اتمی داشته باشد؛ همان طور که ما با دستکش کار نمی توانیم زبری یا نرمی یک سطح را حس کنیم. ازآنجا که تصاویر مربوط به اندازه‌های اتمی روی یک سطح با چشم غیرمسلح ، یا حتی مسلح به قوی‌ترین عدسی‌ها قابل مشاهده نیست، به کمک ابزارهای پیشرفته، حرکات عرضی لمس شده توسط انبرک و نوک ویژه میکروسکوپ را به تصاویر ویدئویی تبدیل می‌‌‌‌کنند ، تا امکان مشاهده آرایش اتم‌های سطح، در صفحة رایانه امکانپذیر باشد.
درواقع کل فرآیند "جاروکردن سطح" ، به وسیله همان انبرک نوک‌دار صورت می‌گیرد. انبرک به راحتی در پستی و بلندی‌‌‌‌ها بالا و پایین می‌رود و انتهای آن هم به قسمتی متصل است که به جابجایی عرض انبرک بسیار حساس است و این تغییر فاصله‌ها را ثبت کرده و به علائمی تبدیل می‌کند که برای رایانه قابل فهم باشد. علائم گفته شده که "سیگنال" نام دارد، توسط رایانه پردازش می‌‌‌‌شود تا نحوه قرار گیری اتم‌ها در کنارهم، بر روی صفحه نمایشگر، نشان داده ‌شود.


دو روش کلی برای جاروکردن سطح وجود دارد که عبارتند از روش تماسی و روش غیرتماسی.
در روش تماسی که برای بیشتر سطوح کارایی دارد، نوک انبرک در فاصله‌ای بسیار بسیار کم از سطح قرار می‌گیرد و به محض رسیدن به پستی یا بلندی، به دلیل جابجایی که در انبرک ایجاد می‌شود، امکان نمایش توپوگرافی برای رایانه فراهم می‌گردد. درواقع نیرویی که بین سطح و نوک انبرک وجود دارد، با نزدیک‌شدن این دو به هم زیاد شده و با دورشدنشان از هم، کم می‌شود؛ این مسئله باعث مشاهده غیرمستقیم آرایش اتم‌ها می‌گردد.

filereader.php?p1=main_daa8f13c9d65da091

روش غیرتماسی بیشتر برای سطوح کثیف و آلوده مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ در این شیوه ابتدا انبرک را با نوسانی دقیق به تحرک درمی‌آوریم و آن را روی سطح هدایت می‌کنیم. انبرک خاصیت ارتجاعی و فنری دارد و به راحتی در عرض ، بالا و پایین می‌شود. در این حالت، نیرویی که بین سطح و نوک انبرک وجود دارد، در نوسان انبرک تأثیر می‌گذارد و به این وسیله آرایش اتمی سطح مشخص می‌شود.

منبع: http://nano.ir




طبقه بندی: اپتیک و لیزر،  فیزیک، 
.: Weblog Themes By Pichak :.


تمامی حقوق این وبلاگ محفوظ است | طراحی : پیچک

  • paper | پارک ایران | تازیانه