Зондовая микроскопия углеродных материалов

• Автор: Синицына, Ольга Валентиновна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение .

Глава 1. Зондовая микроскопия углеродных материалов литературный обзор

1.1 Принципы зондовой микроскопии .

1.1.1 Сканирующий туннельный микроскоп

1.1.2 Атомносиловой микроскоп

1.1.3 Сканирующий резистивный микроскоп .

1.1.4 Обработка и анализ данных зондовой микроскопии

1.1.4.1 Редактирование СЗМ изображений

1.1.4.2 Анализ изображений

1.1.4.3 Презентация СЗМ изображений .
1.2 Строение и свойства углеродных материалов с зр2гибридизацисй атомов углерода
1.2.1 Графит
1.2.1.1 Строение графита
1.2.1.2 Дефекты строения графита
1.2.1.3 Физические свойства графита .
1.2.1.4 Химические свойства графита .
1.2.2 Графе
1.2.3 Углеродные нанотрубки .
1.3 Зондовая микроскопия поверхности графита
1.3.1 Визуализация атомной структуры поверхности графита
1.3.2 Дефекты на поверхности графита
1.4 Зондовая микроскопия углеродных нанотрубок
.4.1 Углеродные нанотрубки в качестве зондирующих элементов .
1.5 Зондовая литографня углеродных материалов .
1.6 Выводы из анализа литературных данных .
Глава 2. Методики и оборудование
2.1 Методика исследования поверхности графита .
2.2 Методика исследования суспензий одностенных углеродных нанотрубок
2.3 Методика исследования полимерных композитов, наполненных МУНТ
2.4 Методика исследования зондов с углеродной нанотрубкой на острие
2.5 Методика исследования процесса локального анодного окисления поверхности графита
Глава 3. Зондовая микроскопия поверхности графита
3.1 Артефакты
3.2 Предельное разрешение СЗМ
3.3 Ступени скола
3.4 Включения
3.5 Кристаллиты и межзеренные границы
3.6 Дислокации в направлении, перпендикулярном базисной плоскости
3.7 Дислокации но базисной плоскости .
3.8 Гексагональные свсрхрсштки
3.9 Классификация дефектов поверхности ВОПГ
Глава 4. Исследование суспензий и композитов, содержащих углеродные нанотрубки
4.1 Суспензии одностенньгх углеродных нанотрубок .
4.2 Композиты поликапроамида с многостенными углеродными нанотрубками
Глава 5. Иглы для сканирующей туннельной микроскопии с МУНТ на острие
Глава 6. Зондовая литография поверхности графита
6.1 Механическая модификация поверхности .
6.2 Полное локальное анодное окисление
6.3 Частичное локальное анодное окисление .
Заключение
Список используемой литературы


Для композитов на основе поликапроамида и МУНТ установлена зависимость микроструктуры композитов от концентрации углеродных нанотрубок. Разработана методика оценки формы острия игл для зондовой микроскопии и определения устойчивости острия к силовому воздействию. Обнаружена стадия накопления дефектов на начальном этапе локального окисления графита с образованием оксида графита. Оценены диэлектрические свойства формируемой плнки оксида графита. Объекты, исследуемые в диссертационной работе, имеют широкую область применения. ВОЛГ используется в качестве рентгеновских монохроматоров, прочных и термостойких покрытий для ракет, гидрофобной подложки и тестовой структуры для СЗМ. Суспензии и полимерные плнки, содержащие ОУНТ, могут применяться в качестве насыщаемых поглотителей для лазерной техники с рабочим диапазоном в ближней инфракрасной области. Композиты поликапроамида с МУНТ перспективны для использования в узлах трения. В ходе работы методами зондовой микроскопии были охарактеризованы и классифицированы дефекты поверхности для образцов ВОЛГ. Эта информация представляет практическую ценность для специалистов в области зондовой микроскопии, физики и химии поверхности. На примере суспензий ОУНТ показана возможность создания насыщаемых поглотителей, для которых увеличение коэффициента пропускания при увеличении интенсивности излучения лазера превышает . В диссертации разработана методика оценки формы острия зондов и устойчивости игл для СЗМ к силовому воздействию. Данные методики могут быть применены для контроля качества зондов. Полученные результаты по локальной модификации углеродных слоев могут быть использованы на практике для создания элементов наноэлектроники и сенсорных устройств на основе тонких графитовых плнок, графена и углеродных нанотрубок. Дефекты упаковки слов в графите не влияют на топографию поверхности, но изменяют распределение электронной плотности вблизи поверхности. Углеродные нанотрубки в процессе кристаллизации поликапроамида являются центрами зародышеобразования, а также играют роль включений, препятствующих свободному росту сферолитов. Геометрические характеристики острия зондов могут быть установлены из анализа изображений платиновой плнки, полученных методом СТМ. Зависимость скорости частичного с образованием оксида графита и полного с образованием полостей окисления графита от напряжения при заданной скорости сканирования имеет пороговый характер. Величина порогового напряжения для двух процессов монотонно возрастает при уменьшении концентрации водяных паров в атмосфере. Третья международная конференция Современные достижения бионаноскопии, июня, г. Москва, МГУ им. М.В. XVI Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел РЭМ, 13 июня, г. Вторая Международная конференция Современные достижения бионаноскопии, июня, г. Москва, МГУ им. М.В. XXII Российская конференция по электронной микроскопии, 26 июня, г. XIX Симпозиум Современная химическая физика, сентября 3 октября, г. XV Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, 47 июня, г. Пятая Международная конференция Углерод фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология, октября г. Москва, МГУ. Автор принимал непосредственное участие в постановке задач диссертационной работы. Автором диссертации лично выполнена подготовка образцов и их исследование методами сканирующей туннельной, атомносиловой и сканирующей резистивной микроскопии изучены процессы механического разрушения и окисления поверхности графита иод действием зонда. Автором лично проведены анализ и интерпретация экспериментальных данных, полученных методами зондовой и электронной микроскопии обобщены результаты экспериментов, проведена классификация дефектов поверхности графита выявлены закономерности протекания процессов при локальном анодном окислении поверхности графита. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 статьях и тезисах конференций. Получен 1 патент.