Τι θα χρησιμοποιούσατε για να δείτε τη διάταξη του ατόμου στην επιφάνεια ένα κρύσταλλο Τι όργανα χρησιμοποιούν;

Για να δείτε τη διάταξη των ατόμων στην επιφάνεια ενός κρυστάλλου, θα χρειαστείτε μια τεχνική που μπορεί να παρέχει ανάλυση ατομικής κλίμακας. Εδώ είναι μερικά από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα όργανα:

μικροσκοπίες ανίχνευσης σάρωσης:

* Μικροσκοπία σήραγγας σάρωσης (STM): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια αιχμηρή μεταλλική άκρη για να σαρώσει την επιφάνεια ενός αγώγιμου υλικού. Με την εφαρμογή μιας τάσης μεταξύ του άκρου και του δείγματος, παράγεται ένα ρεύμα κβαντικής σήραγγας, το οποίο είναι ευαίσθητο στην τοπογραφία της επιφάνειας. Το STM μπορεί να επιτύχει ατομική ανάλυση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση τόσο της δομής όσο και των ηλεκτρονικών ιδιοτήτων των επιφανειών.

* Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια απότομη άκρη που συνδέεται με ένα πρόβολο για να σαρώσει την επιφάνεια ενός υλικού. Η άκρη αλληλεπιδρά με την επιφάνεια μέσω δυνάμεων όπως οι δυνάμεις van der Waals, οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις ή οι μαγνητικές δυνάμεις. Μετρείται η εκτροπή του προβόλου, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με την επιφανειακή τοπογραφία. Το AFM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση ενός ευρύτερου φάσματος υλικών από το STM, συμπεριλαμβανομένων των μονωτήρων.

Ηλεκτρονική μικροσκοπία:

* Ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης (TEM): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων για να φωτίσει ένα λεπτό δείγμα. Τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με το δείγμα και τα μεταδιδόμενα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται για να σχηματίσουν μια εικόνα. Το TEM μπορεί να επιτύχει ατομική ανάλυση και χρησιμοποιείται για τη μελέτη της εσωτερικής δομής των υλικών, συμπεριλαμβανομένων των κρυσταλλικών ελαττωμάτων και των ορίων των κόκκων.

* Ηλεκτρονική μικροσκοπία μετάδοσης σάρωσης (STEM): Αυτή είναι μια παραλλαγή του TEM όπου η δέσμη ηλεκτρονίων έχει σαρωθεί σε όλο το δείγμα. Τα διάσπαρτα ηλεκτρόνια ανιχνεύονται, παρέχοντας πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση και τη δομή του δείγματος. Το στέλεχος μπορεί να παρέχει ατομική ανάλυση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση μεμονωμένων ατόμων.

Άλλες τεχνικές:

* περίθλαση ακτίνων Χ (XRD): Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί ακτίνες Χ για να διερευνήσει την κρυσταλλική δομή των υλικών. Αναλύοντας το πρότυπο περίθλασης, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η διάταξη των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα. Το XRD είναι μια ισχυρή τεχνική για τον προσδιορισμό της δομής των χύδην υλικών, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη επιφανειακών δομών σε ορισμένες περιπτώσεις.

* διάθλαση ακτίνων Χ επιφάνειας (SXRD): Αυτή η τεχνική είναι παρόμοια με το XRD, αλλά επικεντρώνεται ειδικά στη δομή της επιφάνειας ενός υλικού. Το SXRD μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ατομική διάταξη στην επιφάνεια, συμπεριλαμβανομένης της παρουσίας ανακατασκευών επιφανείας και προσροφητικών.

Η επιλογή του οργάνου εξαρτάται από το συγκεκριμένο υλικό που μελετάται, την επιθυμητή ανάλυση και τον τύπο των πληροφοριών που αναζητούνται. Για παράδειγμα, το STM είναι μια εξαιρετική επιλογή για την απεικόνιση της ατομικής δομής των επιφανειών, ενώ το AFM είναι καλύτερα προσαρμοσμένη για μη αγώγιμα υλικά. Το TEM είναι μια ευέλικτη τεχνική που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσει ένα ευρύ φάσμα υλικών, αλλά απαιτεί λεπτά δείγματα.