F7320 Mikroskopie atomové síly a další metody sondové rastrovací mikroskopie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2004
Rozsah
2/0. 2 kr. Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Jan Janča, DrSc.
Ústav fyzikální elektroniky - Fyzikální sekce - Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Rozvrh
Čt 12:00–13:50 F1,01014
Předpoklady
Absolvování předmětu F1030 Mechanika a molekulová fyzika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Mikroskopie atomové síly je nejužívanější metodou z metod sondové rastrovací mikroskopie. V posledních deseti letech nachází široké uplatnění v mnoha vědních disciplinách základního i aplikovaného výzkumu. Její využití se rozvíjí také v různých oblastech průmyslu. Totéž v menší míře platí i o dalších metodách sondové rastrovací mikroskopie jako např. o rastrovací tunelovací mikroskopii, mikroskopii magnetické síly, termické rastrovací mikroskopii a mikroskopii optiky blízkého pole. V této přenášce jsou probrány teoretické principy interakce hrotu mikroskopu atomové síly s povrchem studovaného vzorku z hlediska různých přístupů klasické fyziky. Je věnována pozornost této interakci ve spojitosti se dvěma základními módy činnosti mikroskopu atomové síly, tj. s nekontaktním a kontaktním módem. Dále je probrána konstrukce mikroskopu používaného v praxi. Je také posán vliv silové interakce mezi hrotem a vzorkem na činnost celého mikroskopu a tím i způsob detekce reliefu povrchu vzorku. Stručně jsou rovněž vysvětleny základní metody kalibrace mikroskopu atomové síly. Značná pozornost je věnována aplikaci této mikroskopie v praxi. Hlavně se jedná o aplikace při kvantitativním studiu povrchové drsnosti, defektů horních rozhraní různých tenkých vrstev a struktury těchto vrstev. Jsou zmíněny i aplikace v oblastech biofyziky, biologie, chemie, zdravotnictví atd. Možnost kombinace mikroskopie atomové síly s jinými fyzikálními metodami (např. optickými) při analýze povrchů pevných látek a tenkých vrstev je zmíněna také. V rámci přednášky jsou posány i principy rastrovací tunelovací mikroskopie, mikroskopie magnetické síly, termické mikroskopie a mikroskopie optiky blízkého pole. Jsou posány teoretické i experimentální aspekty těchto metod. Stručně jsou zmíněny i jejich možné aplikace v praxi. Přednáška je doprovázena velkým množstvím snímků pořízených pomocí výše zmíněných mikroskopických technik získaných při studiu mnoha objektů vyskytujících se v různých oblastech výzkumu ve fyzice i jiných vědách a v praxi.
Osnova
  • 1. Různé teoretické přístupy při popisu silové interakce mezi hrotem mikroskopu atomové síly a povrchem studovaného objektu (bezkontaktní a kontaktní mod). 2. Diskuse těchto přístupů z hlediska jejich praktického použití v souvislosti s mikroskopií atomové síly. 3. Konstrukce typického mikroskopu atomové síly. 4. Vliv silové interakce mezi hrotem a povrchem na činnost mikroskopu (záznam reliefu povrchu studovného vzorku). 5. Základní metody kalibrace mikroskopu atomové síly. 6. Aplikace mikroskopie atomové síly při studiu povrchové drsnosti, horních rozhraní tenkých vrstev a struktury těchto vrstev. 7. Některé další aplikace této mikroskopie v biologii, biofyzice, chemii, a zdravotnictví. 8. Kombinace mikroskopie atomové síly a jiných metod (např. optických) při analýze povrchů pevných látek a tenkých vrstev. 9. Teoretické a experimentální principy mikroskopie magnetické síly (MMS), termické rastrovací mikroskopie (TRM), rastrovací tunelovací mikroskopie (RTM) a mikroskopie optiky blízkého pole (MOBL). 10. Aplikace MMS. TRM, RTM a MOBP v praxi. 11. Srovnání jednotlivých probraných typů mikroskopie.
Metody hodnocení
Přenáška, předmět ukončen kolokviem.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020.