(نانو الکترونیک مولکولی)
نانو الکترونیک مولکولی و تکنیک های مدرن شبیه سازی مولکولی الکتریکی تا یک چارچوب کلی برای تفسیر تصاویر AFM
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
نکته : در نانو تکنولوژی از تکنیک های مدرن شبیه سازی مولکولی تا یک چارچوب کلی برای تفسیر تصاویر AFM به ویژه تجزیه و تحلیل مکانیسم های اتمی را ایجاد می کنند که تغییرات نیرویی را که میکروسکوپ اندازه گیری می کند و کنتراست تصویر را تعیین می کند ، تولید می کند.
ظهور اخیر تصویربرداری با وضوح بالا و طیف سنجی نیرو با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در محلول های آلی و آلی ، راه را برای تصویربرداری از طیف گسترده ای از سطوح و ساختار حلال آنها باز می کند. با این حال ، برای بهره مندی کامل از وضوح بالا و فراهم آوردن توانایی تحلیلی قابل توجه جدید ، درک دقیق مکانیزم های کنتراست زمینه ای که منجر به تفکیک اتمی و مولکولی می شوند بسیار مهم است. بدون نظریه ای که نیروی اندازه گیری شده را به مدل های اتمی سطح و نوک میکروسکوپ متصل کند ، اطلاعات قابل تقطیر از این اندازه گیری ها محدود است.شبیه سازی های دینامیک مولکولی نشان می دهد که نیروهای وارد بر نوک میکروسکوپ در نتیجه تعامل مستقیم بین یک نوک و یک سطح حاصل می شوند و کاملاً به دلیل ساختار آب در اطراف نوک و سطح نیرو می گیرند. نیروی مشاهده شده به یک ساختار نوک بستگی دارد و تعادل بین تغییرات انرژی پتانسیل عمدتاً دافعه با نزدیک شدن نوک به سطح و افزایش انتروپیک است که به طور استریکی از اشغال مکان های نزدیک نوک و سطح آب جلوگیری می شود. درک تأثیر متقابل این مولفه های مختلف که به نیرو اندازه گیری میکروسکوپ کمک می کنند ، برای تفسیر تصاویر با وضوح بالا از رابط های محلول بسیار حیاتی است.
میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) یکی از بهترین وسایل برای تصویر برداری، اندازه گیری و دستکاری ماده در سطح نانو است و در واقع دیدن اتم ها و پیوند های مولکول ها نزدیک کند. این تکنیک تصاویری را تولید می کند که کمی شبیه پخش کننده صدا است. یک سوزن در مقیاس اتمی در انتهای بازوی کنسولی ، نمونه را اسکن کرده و با توجه به شکل و خصوصیات الکترونیکی سطح ، به سمت بالا و پایین حرکت می کند. اندازه گیری و ثبت آن انحراف ، نمایشی سه بعدی از مولکول های نمونه تولید می کند.میکروسکوپ نیروی اتمی از یک (probe) تیز که بر روی سطح نمونهٔ تحت بررسی حرکت می کند، استفاده می کند.در مورد میکروسکوپ نیروی اتمی، نوکی بر روی (اهرم) وجود دارد که در اثر نیروی بین نمونه و نوک خم می شود. با خم شدن کانتی لیور، انعکاس نور لیزر بر روی آشکار ساز نوری جابجا می شود. بدین ترتیب می توان جابجایی نوک کانتی لیور را اندازه گیری کرد. از آنجایی که کانتی لیور در جابجایی های کوچک از قانون هوک پیروی می کند، از روی جابجایی کانتی لیور می توان نیروی برهم کنش بین نوک و سطح نمونه را بدست آورد. و از روی نیروی بین اتم های سطح نمونه و پراب، می توان فاصلهٔ بین نوک و سطح نمونه، یا همان ارتفاع آن قسمت از نمونه را بدست آورد.حرکت پراب بر روی نمونه توسط دستگاه موقعیت یاب بسیار دقیقی انجام می شود.
نتیجه گیری :
در نانو تکنولوژی از تکنیک های مدرن شبیه سازی مولکولی تا یک چارچوب کلی برای تفسیر تصاویر AFM به ویژه تجزیه و تحلیل مکانیسم های اتمی را ایجاد می کنند که تغییرات نیرویی را که میکروسکوپ اندازه گیری می کند و کنتراست تصویر را تعیین می کند ، تولید می کند.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک