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Atomic Force Microscopy (AFM)

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ich das sehr begrüßen seine Einführung in einer Analyse mit wurde zu Untersuchung von Festkörpern dem Rasterkraftmikroskop oder auch Atomic forscht Markus Kurth kurz A 11 n bisher wurden die folgenden Methoden behandelt die Beugung des beziehungsweise Streit mit wurden die bewegt wegen periodische Strukturen in den reziproken Raum ab der vor den welcher uns Spektroskopie kurz PS können die Bindungsenergie hin sowie der Impuls der Elektronen im Festkörper bestimmt hat das Rastertunnelmikroskop ermöglicht Aufnahmen der Probenoberfläche im Ortsraum zur Erinnerung eine Sonde wird Raster artig über eine leitfähige Oberfläche geführt zwischen Probe und Messsonde wird eine Spannung angelegt und der Tunnelstrom gemessen der Tunnelstrom hängt exponentiell vom Abstand des Art das Rastertunnelmikroskop ist nur bei bestimmten Materialien einsetzbar Abhilfe schaffen die Erfinder des Rastertunnelmikroskops eine Abkehr vom Tunneleffekt ihrer des bestand darin einer Nadel jede mögliche pro untersuchen zu können endlich einen Plattenspieler die Frage ist welche Kräfte spürt einen haben dabei n Atome sind keine
Staatengebilde ihrer Ladungsverteilung fluktuiert eine Verschiebung der Elektronenwolke relativ zum Kern ruft ein Dipolmoment hervor dass eine Ladung Verschiebung im Nachbardorf induziert dieses ist so berichtet dass die Van-der-Waals-Kräfte anziehend wirkt das von der als Potenzial ist proportional zur ein strich er hoch 6 bei starker Annäherung geht die Anziehung kann eine Abstoßung über die klassische Color Abstufung allein ist jedoch zu gering um Ursache dafür zu sein überlappen sich die Wellenfunktion der Atome so müssen diese als Einheit verstanden werden gemäß dem Pauli-Prinzip dürfen in solch einem System keine 2 Elektronen in allen Quantenzahlen übereinstimmen der überlappt zwingt einige Elektronen in einem Zustand höherer Energie dieser Übergang hat eine abstoßende Kraft zur Folge in das Potenzial wird proportional zu 1 durch erhofft 12 angesetzt bei größeren Abständen dominiert die von der WAZ Kraft bei sehr kleinen die repulsive Wechselwirkung der Orbital Überlagerung die Summe aus beiden Kräften ergibt das sogenannte ein Aktionspotenzial eben beschriebene Potentialverlauf ist nicht nur ein Smartphone beschränkt es wird ebenfalls einer großen Ansammlung von Teilchen auf insbesondere also bei einer Materialprobe und 1 sondern so weit so gut aber zum Kräfte sind unglaublich geringe werden von 10 auf minus 6 bis 10 auf minus 8 Minuten also beinahe schon nichts wie lassen sich so geringe Kräfte überhaupt messen die Spitze ist an einem biegsamen Federbalken den kann die Leber angebracht durch Verformung des kann die Leber ist lassen sich Kräfte anzeigen um die Biegung des Kalibers zu messen wurde ursprünglich ein Rastertunnelmikroskop verwendet das einen Tunnelstrom ist heutzutage wird dagegen ein Licht Zeiger bestehend aus einem Laserstrahl und einer Fotodiode verbindet durch Reflexionen an der kann die Leber Rückseite lassen sich nicht nur Höhenänderungen sondern auch zur sie uns Bewegungen des kann die Webers abgeben und das Auflösungsvermögen wird von der Qualität der Spitze bestimmt bei uns kennen gibt es im Allgemeinen einen realen und einen scheinbaren Kontakt .punkt mathematisch handelt es sich um eine Zeitung zwischen Spitzen Geometrie und Probenoberfläche bei uns kennen werden Erhebungen vergrößert und Einbuchtungen er verkleinert dargestellt hier ein Bild einer Spitze Sand kann die Leber unter dem Elektronenmikroskop Spitzen werden typischerweise aus harten Materialien wie Silizium gefertigt die Diamant Struktur aufweisen für gewöhnlich wird das Rasterkraftmikroskop nicht mit atomarer Auflösung betrieben dennoch können Strukturen abgebildet werden die ein Rastertunnelmikroskop nicht erfasst dort ist oft die topografische mit der elektronischen Information für mich dies ermöglicht sogar die Auflösung einzelner Atomorbitale im Bild sehen wir die 7 kreuzigen Struktur von Silizium mit Inter atomarer Auflösung aufgenommen von einem Rasterkraftmikroskop für den Betrieb eines Rasterkraftmikroskops stehen 3 Betriebsarten zur Auswahl für den Kontakt Modus wird die Spitze so nahe an die Probe gebracht bis sie einen repulsive Kraft erfährt im Modus konstante werden Probe und Sonde gegeneinander bewegt anhand der unterschiedlichen Auslenkungen des kann die Leber es wird ein Oberflächen Profil erstellt dabei besteht jedoch die Gefahr das oberen Spitze beschädigt werden in Kontakt Modus mit konstanter Kraft wird die kann die Leber wird permanent nach geregelt dass Oberflächen Profil lässt sich dann aus den nach und es kann dir was können auf diese Weise werden pro und Spitze geschont und wenig Kontakt Modus ist ein dynamischer Modus bei dem der kann die Leber als harmonischer Oszillator eingesetzt wird ich unter dem Einfluss äußerer Kräfte findet eine Verschiebung der Resonanzfrequenz statt im Umkehrschluss lässt sich aus dieser Verschiebung auf die wirkende Kraft schließen will kann die Leber und Spitze werden über einen Piezo zu Schwingungen angeregt werden es findet ausschließlich von der bereits Wechselwirkung starten Einwirkungen der Spitze auf die Probe sind ausgeschlossen aus unterschiedlich großen Abständen zwischen Probe und Spitzel resultieren unterschiedlich starke Resonanz verschieben wie der Blick auf das Lennard Jones Potenzial zeigt folgende Schwierigkeiten auf das Potenzial entspricht dem negativen gravierenden der ist aber auch proportional zur Frequenzänderung in der Kontakt Modus findet im repulsiven Potenzial Bereich statt und hat einen starken Einfluss auf Spitze und Probe der nicht Kontakt Modus hat den Nachteil dass große Abstands Änderungen nur kleine Frequenzänderung verursacht günstiger wäre es eine große Frequenzänderung zu erreichen das heißt so nahe wie möglich an den repulsiven Bereich heranzukommen hier spricht dann vom intermittierenden Modus auch tätigen genannt unter den ist ebenfalls ein dynamischer Modus die Automatik regelt den Abstand permanent nach so das ist Spitze und Probe gerade noch drüben in das hält den mechanischen Einfluss gering die Erfindung des Rastertunnelmikroskops und die Weiterentwicklung zum Rasterkraftmikroskop brachte eine Vielzahl an Rasse sondern mit 100 hervor besonders nahe liegendes aber ein spezielles Kraftmikroskop eine Magnetnadel ist die Empfindlichkeit immer wieder Fälle bekannt das Alvin magnetische
Spitze ist im 11. und steht Magnetic vor das Van der Waals Potenzial verläuft gemäß eines durch der Geruch 6 und ist bei sehr kleinen Abständen gegenüber dem magnetischen Potenzial dominant das mit eines durch er hoch 3 verläuft für MFN Messungen wurde der sogenannte tut Modus entwickelt bei einem 1. Gen wird wie bisher die Topographie der Probe bestimmt er wieder nach findet ein 2. das mit großem Abstand statt bei denen nur das weitreichende magnetische Potenzial dominiert aus der Kenntnis der Topographie lässt sich die Magnet Spitze in gleichbleibendem Abstand zur Probe bewegen Abweichungen von der bekannten Topographie lassen auf die wir Magnet Kräfte schließen das MFM misst das Strolche der Probe aus
wir befinden uns am als im Labor der Universität Konstanz mit der dortigen Anlage lassen sich sowohl als EM als auch MSN Messungen durchführen wie
Schwingungsdämpfung besteht aus einer Granitplatte die auf Luftkissen und einem Quader aus Styropor gelagert ist wo die
Soko Positionierung stehen 2 Mikrometer Schrauben in x und y-Richtung sowie eine Drehschwindel für
die Richtung zur Verfügung für die fein Annäherung
verfügt der Proben halte über ein piezoelektrische System oberhalb von Proben Tisch sehen wir die alte Vorrichtung für den
kann die Leber je nach Betriebsart kann dieser durch 2 pi zu Kristalle zum Schwingen gebracht werden das Signal der Diode wird von einem Analysator an einen Computer
übertragen der die Steuerung sowie die Bildgebung regelt die Probe besteht aus einer Gold Nanostruktur zu deren Herstellung coole Idee in ein Wasserbad gegeben werden an der Oberfläche schwimmende ordnen sich diese zu einer dichtes geplagten Monolake an nach Abtragen der Momo Lage wird die Schicht mit goldbedampfter zwischen den Kollo jeden sammeln sich die Goldpartikel und bilden nach ablösen der Kolo die Nanostruktur die
Probe wird auf den Proben halte abgelegt
Moanten dieser besteht aus einem P zu rühren Scanner der einen Bereich von 100 mal
100 Mikrometer stellen kann vor der
eigentlichen Messung wird der kann die Leber eingesetzt und fest eingespannt n über
eine Kamera lässt sich der Laserstrahl auf die kann
Leber richten durch ist dir schrauben wie
Photodiode so positioniert dass sich der Laserstrahl in deren Zentrum befindet dieser
Vorgang wird über die beiden Anzeigen am Sockel der Apparatur kontrolliert auf der oberen Anzeige erscheint die Intensität Differenz zwischen oberer und und die Juden 11. die untere Anzeige steht für die gesamte Intensität danach wird die Probe dem kann die
Leber angenähert auf dem Monitor sind der kann die Leber und sein Schattenwurf zusehen ua dadurch lässt sich der Abstand ungefähr abschätzen befinden sich pro Bund
kann die Leber nahe genug beieinander übernimmt die Automatik die fein Annäherung
am PC lassen sich das Gen Bereich dies Kernrate und die Auflösung einstellen wie
das Bild der Probe baut sich Zeile für Zeile auf ein in einer Zeit bekannt die Rasterkraftmikroskopie eine neue Rolle als Werkzeug sondern Lithographie IBM-Forschungszentrum beispielsweise 7 Rasterkraftmikroskopie als Alternative zu magnetischer oder elektronische Speichertechnik als vermisst und gehören heute zu den gängigen Methoden zur Oberfläche Analyse das er am Himmel die wie viel da will er mir er würde das wo kann ich ja wir haben nur die werden können Sie sich nie
Spektroskopie
Impuls
Festkörper
Nadel
Elektronikerin
Sonde
Druckkraft
Bindungsenergie
Atom
Beugung
Oberfläche
Reziprokes Gitter
Tunneleffekt
Rasterkraftmikroskop
Rastertunnelmikroskop
Plattenspieler
Elektronenmikroskop
Resonanz
Ladungsdichte
Fall
Wellenfunktion
Interferenz <Physik>
Auslenkung
Sonde
Biegung
Orbital
Teilchen
Atom
Atomorbital
Harmonischer Oszillator
Deformation
Automat
Photodiode
Rastertunnelmikroskop
Rasterkraftmikroskop
Windfahne
Van-der-Waals-Kraft
Kraft
Empfindlichkeit
Pauli-Prinzip
Atomkern
Dipolmoment
Hohe Energie
Elektronikerin
Magnetische Kraft
Auflösungsvermögen
Druckkraft
Klöppelspitze
Kaliber <Walzwerk>
Laserstrahlung
Quantenzahl
Eigenfrequenz
Physikalische Größe
Weber
Smartphone
Bewässerungskanal
Magnet
Styropor
Messung
Schwingungsdämpfung
Anlage <Unterhaltungselektronik>
Messschraube
HV-Schraube
Positionierung
Richtung
Kristall
Vorrichtung
Analysator
Signal
Diode
Steuerung
Wasserbad
Abtragen
Oberfläche
Nanostruktur
Schicht
Bilderzeugung
Messschraube
Scanner
Messung
Laserstrahlung
Kamera
Sockel
Anzeige <Technik>
Laserstrahlung
Apparatur
Photodiode
Monitor
Automat
Werkzeug
Lithographie
Himmel
Oberfläche
Rasterkraftmikroskopie

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Atomic Force Microscopy (AFM)
Autor Urra, Andreas
Mitwirkende KIM Lecture Recording
Urra, Andreas (Drehbuch, Sprecher, Schnitt, Animation)
Martin, Michael (Drehbuch, Moderation, Schnitt)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung - keine Bearbeitung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt in unveränderter Form zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/32883
Herausgeber Universität Konstanz
Erscheinungsjahr 2012
Sprache Deutsch

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik
Abstract Ein Lehrfilm, der im Rahmen einer Abschlussarbeit an der Universität Konstanz entstanden ist. Abschlussarbeit von Michael Martin, Fachbereich Physik, Lehrstuhl Prof. Rüdiger, vertreten durch Dr. Fonin.

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