Методы исследоания нанообъектов

Актуальность темы исследования. К наноматериалам, используемым в той или иной области, предъявляют различные требования. Так, например, материалы, предназначенные для радиоэлектроники, должны, прежде всего, характеризоваться физическими свойствами и обеспечивать миниатюризацию устройств. Наноматериалы конструкционного назначения предназначены в основном для изготовления массивных изделий, и их оценивают уровнем механических свойств. Так же давно ведутся работы по созданию конструкционных наноматериалов, таких как металлы, стали, сплавы и др. Предложены различные методы получения ультрадисперсных или нанопорошков, мелкокристаллических материалов и дисперсноупрочняемых сплавов. Особенно большое количество наноматериалов синтезировано в последние годы.
Существуют также большие сложности, связанные с измерением и оценкой свойств наноразмерных объектов. Особого внимания заслуживают проблемы экологического характера. Наконец, для получения наноматериалов требуется разработка новых прецизионных технологий. Назрела также необходимость в принятии единой терминологии и проведении классификации в этой новой области материаловедения. Перечисленные факторы показывают всю сложность методов исследования нанообъектов, а также технологии, обеспечивающей их практическую реализацию.
Коломийцев С.Ю. отмечает, что еще в древности проводилось много опытов, которые хотя бы косвенно имели дело с изменением свойств при помощи частиц малых размеров. Одним из самых древних примеров таких систем могут служить цветные стёкла, окрашенные частицами металлов, технология получения которых была известна еще в Древнем Египте.
Древние римляне также применяли сверхмалые частицы серебра и золота, чтобы придать бокалам определённую окраску. Эта технология применяется и сейчас: звёзды на Кремле в Москве окрашены именно таким способом. Археологические находки говорят о том, что коллоидные рецептуры существовали еще в античном мире («китайские чернила» в Древнем Египте). Добавление в каучук...

В ходе выполнения данного исследования были достигнуты следующие задачи:
1) Изучены особенности сканирующей зондовой микроскопии.
2) Рассмотрены особенности электронной микроскопии.
3) Рассмотрены перспективы изучения 3D микроскопии.
4) Изучены особенности спектроскопии и рентгеновского анализа.
5) Изучены особенности исследования графена и фуллерена методами сканирующей электронной микроскопии.

При исследовании с помощью СЗМ оптических свойств поверхности широко применяется сканирующая ближнеполевая оптическая микроскопия (СБОМ) [22, с. 32]. Так же как и для АСМ разрешающая способность СБОМ зависит от формы кончика используемого в качестве зонда светотовода. Одним из эффективных методов СЗМ является АСС. Метод АСС использовался для оценки качества пассивации кристаллического кремния методом гидрогенизации. При такой пассивации за счет насыщения оборванных связей водородом поверхность кремния приобретает гидрофобные свойства, в отличие от обычного кремния, поверхность которого покрыта естественным нанослоем диоксида кремния и в силу этого имеет гидрофильные свойства.
Свойства поликристаллических материалов часто определяются размером зерен и строением межзеренных границ. Особенно это проявляется в двумерных материалах, в которых даже линейный дефект может привести к разрушению кристалла. Ярким примером подобных систем является очень популярный в последнее время графен. Исследователи сначала синтезировали монослои графена методом химического осаждения из газовой фазы в таких количествах, чтобы можно было наблюдать поликристалличность. Для характеризации полученных мембран на атомном уровне использовали темнопольную растровую просвечивающую электронную микроскопию.
Для изучения влияния границ раздела на электрические свойства поликристаллического графена определяли удельное сопротивление отдельной линии раздела. Контактной литографией осажденный на медной подложке графен «нарезали» полосками шириной 3 мкм и переносили на предварительно приготовленную...