Программа курса «Современные методы диагностики в наноматериалах. Часть 2» (стр. 3 )

-  правильно сформулирована цель исследования;

-  допущены неточности при изложении алгоритма выполнения исследования;

-  исследование выполнено по утвержденной процедуре и соответствует полученному заданию;

-  не все выводы соответствуют полученной информации, нарушена логика изложения материала;

-  слушатель правильно ответил на 80% вопросов при защите результатов исследования.

Оценка «удовлетворительно» выставляется, если:

-  не полностью усвоена теоретическая часть исследования;

-  правильно сформулирована цель исследования;

-  допущены неточности при изложении алгоритма выполнения исследования;

-  исследование выполнено, но с нарушением утвержденной процедуры;

-  структура исследования не полностью соответствует полученному заданию;

-  не все выводы соответствуют полученной информации, нарушена логика изложения материала;

-  слушатель правильно ответил на 50% вопросов при защите результатов исследования.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется, если:

-  не усвоена теоретическая часть исследования;

-  не правильно сформулирована цель исследования;

-  не изложен алгоритм выполнения исследования;

-  структура исследования не соответствует полученному заданию;

-  выводы не обоснованы, нарушена логика изложения материала;

-  в исследовании допущены ошибки;

-  слушатель не ответил правильно на 50% вопросов при защите результатов исследования.

При оценивании знаний слушателей при проведении промежуточного теоретического теста и итогового экзамена:

Оценка «отлично» выставляется, если слушатель правильно ответил на 85-100 % вопросов теста (экзамена).

Оценка «хорошо» выставляется, если слушатель правильно ответил на 70-84% вопросов теста (экзамена).

Оценка «удовлетворительно» выставляется, если слушатель правильно ответил на 50-69 % вопросов теста (экзамена).

Оценка «неудовлетворительно» выставляется, если слушатель не ответил правильно на 50% вопросов теста (экзамена).

5. Учебно-методическое обеспечение курса

5.1. Вопросы для подготовки к экзамену:

1.  Атомно-силовая микроскопия в режиме полуконтактной моды, динамическая электросиловая микроскопия с постоянным напряжением смещения.

2.  Эффекты конволюции и эффекты, связанные с наличием воды на поверхности.

3.  Фториды кальция (CaF2) и кадмия (CdF2) – кристаллическое строение, структурные и электронные свойства.

4.  Люминесцентные свойства сапфира.

5.  Влияние отжига на сапфировую керамику.

6.  Фотонные кристаллы, фотонная запрещенная зона.

7.  Методы формирования изображения: метод дифракционного (амплитудного) контраста, метод фазового контраста.

8.  Свойства нитридов III группы InN, GaN и AlN.

9.  Технология эпитаксиального роста нитридов III группы.

10.  Правило Лапорта для переходов между уровнями электронов 4f-оболочки.

11.  Теория кристаллического поля.

5.2. Список рекомендуемой основной и дополнительной литературы

5.2.1. Основная литература

1.  T. Mélin, H. Diesinger, D. Deresmes, and D. Stiévenard «Electric force microscopy of individually charged nanoparticles on conductors: An analytical model for quantitative charge imaging», Phys. Rev. B, Vol. 69(3), (2004).

2.  , . Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография / Перевод с англ. и - СПб:Наука, 2002. -274 с.

3.  , , // Физика тв. тела. 2003, Т. 45, Вып. 7, С. 1202.

4.  Д. Синдо. Т. Оикава. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. М.: Техносфера, 2006, 256 с.

5.  J. Wu et al. Appl. Phys. Lett. (2002) Vol. 80, № 25, pp. 4741-4743.

6.  , , и др., «Фотолюминесценция ионов Tb3+ в ксерогелях алюмоиттриевых гранатов», Физика и техника полупроводников, 2009, том 43, вып. 2.

5.2.2 Дополнительная литература

1.  «Основы сканирующей зондовой микроскопии», Учебное пособие для студентов старших курсов ВУЗов, ИФМ РАН, 2004

2.  Ebenstein Y., Nahum E., Banin U. «Tapping Mode Atomic Force Microscopy for Nanoparticle Sizing: Tip-Sample Interaction Effects», Nano Letters, 2 (9), 945-50, 2002.

3.  M. Birkholz. Thin Film Analysis by X-Ray Scattering. – Weinheim:WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2006. - 356 p.

4.  Practical Electron Microscopy and Its Application to Materials (Supervisor K. Maruyama, Editor-in-chief K. Nakai), Iron Steel Institute of Japan and Japan Institute of Metals, 2002.

5.  M. D. McCluskey et al. J. Appl. Phys. (2003) Vol. 93, № 7, pp. 4340-4342.

6.  , , «Характеризация излучающих центров в широкозонных материалах методом локальной катодолюминесценции на примере активированного европием иттроалюминиевого граната», Поверхность, рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2009, №1, с. 18-24.

5.2.3. Интернет-ресурсы

1.  http://www. matprop. ru/ - База данных физических свойств полупроводниковых материалов

2.  http://www. /– Справочник химических элементов

3.  http://thesaurus. / – Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО

4.  http://www. /encyclopedia. html/ - Энциклопедия лазерной физики и технологии

5.  http://www. rodenburg. org/ Справочник по просвечивающей электронной микроскопии

Российская Академия наук

Учреждение Российской академии наук

Санкт-Петербургский Академический университет –
научно-образовательный центр нанотехнологий РАН

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по высшему образованию

д. ф.-м. н., чл.-корр. РАН

_____________________

Программа лабораторно-практической работы

«Определение электрического заряда изолированных наноразмерных металлических частиц»

образовательной программы опережающей профессиональной подготовки (уровень – магистратура), ориентированной на потребности проектных компаний , реализующих инвестиционные проекты в области твердотельной светотехники

Кафедра Физики и технологии наногетероструктур

Санкт-Петербург

2011

Программа составлена:

Программа курса рассмотрена и утверждена на заседании Президиума Ученого совета СПб АУ НОЦНТ РАН, протокол № ПР-9/2011 от «14» апреля 2011 г.

Ректор СПб АУ НОЦНТ РАН академик РАН

Начальник учебного управления

Объект исследования

В данной работе предлагается провести комплексное исследование геометрических и электрофизических свойств наноразмерных частиц золота на поверхности слюды. Образцы с нанесенными на поверхность слюды коллоидными наноразмерными частицами золота изготовляются исполнителями работы самостоятельно.

Для исследования распределения электростатического потенциала вдоль поверхности образца обычно используется метод динамической электросиловой микроскопии (ЭСМ).

Наночастицы золота, которые можно использовать для калибровки как АСМ, так и ЭСМ, являются интересными и перспективными объектами для применения в различных областях медицины и нанотехнологий [2,3].

Для приготовления образцов с нанесенными частицами золота, предлагается набор из следующих коллоидных растворов:

1)  500ml ~ 5nm Gold Colloid

2)  500ml ~ 15nm Gold Colloid

3)  500ml ~ 30nm Gold Colloid

4)  500ml ~ 10nm Gold Colloid

5)  500ml ~ 20nm Gold Colloid

6)  500ml 0.1% Poly-L-Lysine

Методика приготовления образцов описывается в соответствующем разделе.

Цель работы

Целью работы является исследование электростатических свойств наноразмерных частиц золота на изолирующей подложке и разработка на основе полученных данных способа количественного определения величины электростатического заряда на поверхности из данных ЭСМ.

Задачи работы

1)  Изготовить образец для исследования – нанести калиброванное коллоидное золото на поверхность слюды [1].

2)  Исследовать топографию образца:

a.  Получить распределение размеров (высот) частиц по поверхности.

b.  Определить плотность частиц.

c.  Определить истинные геометрические размеры объектов на поверхности.

3)  Исследовать электростатические свойства образца:

a.  Получить распределение электростатического потенциала над поверхностью образца методом ЭСМ.

b.  Обнаружить связь между положениями частиц золота и распределением сигнала ЭСМ.

4)  Разработать количественную модель электростатического взаимодействия зонда с наноразмерной проводящей частицей.

5)  Сравнить экспериментальные данные и результаты моделирования, сделать выводы о зависимости величины сигнала ЭСМ от величины электростатического заряда частицы.

Методы исследования

В данной работе предлагается применять следующие методы:

1)  Атомно-силовая микроскопия (определение топографии поверхности образца, получение данных по распределению частиц по высоте и их плотности)

2)  Динамическая Электро-силовая микроскопия (определение электростатического заряда, связанного с наноразмерными частицами золота)

Для проведения исследования по АСМ и ЭСМ используется установка NT-MDT Solver Pro P47.

Введение

Определение абсолютной величины электростатической силы, действующей между зондом и образцом, при различных режимах работы сканирующего зондового микроскопа является важной задачей не только с методологической точки зрения, но и с точки зрения реальных прикладных исследований. На данный момент не существует сколько-нибудь распространенных методов определения абсолютного значения величины электростатического заряда на наноразмерном участке поверхности тела с помощью сканирующего зондового микроскопа (СЗМ). Тем не менее, классические методы СЗМ позволяют исследовать локальные электрофизические свойства поверхности образца с разрешением, недостижимым другими методами – менее 10 нм. Разработка модели для точного количественного исследования электростатических зарядов на поверхности является важной задачей современной нанодиагностики.