Blog

Molekül İçi Etkileşim 
Molekül İçi Etkileşim  1980'lerin başındaki icadından bu yana, SPM deneyleri çok yol kat etti. Başlangıçta deneylerde vurgu esas olarak atomik konumların çözünürlüğü iken, bugün deneysel sonuçlar, yüzeylerin kimyasal bileşimi, moleküler üst tabakalardaki molekül içi etkileşimlerin aracılık ettiği toplu etkiler, kimyasal reaksiyonlar veya moleküler difüzyon için aktivasyon engelleri gibi heterojen konular hakkında bilgi sağlayabilir. uzun menzilli elektron etkileşimleri ve farklı durumların yaşam süreleri ve manyetik sınırlama nedeniyle doğrusal olmayan ve anizotropik etkiler. İdeal olarak, deneysel veriler apaçıktır. Bir veri kümesi yalnızca bir ve yalnızca bir yorumu kabul eder. Ancak, daha önce de vurgulandığı gibi, genellikle durum böyle değildir. Çok çeşitli atomik konumlara sahip iki farklı model hesaplama seti, Si üzerinde aynı tahmin edilen LEED görüntülerine yol açar. SPM enstrümanlarını bu kadar başarılı yapan kısmen "atomları görme" yeteneğiydi. Ancak, örneğin düz yüzeylerde STM taramalarında atomlar gerçekten "görülüyor" mu? Açıkçası, eğer belirli bir SPM deneyinin yorumu oldukça önemsiz ise, o zaman bugün giderek daha fazla araştırılan ve manipüle edilen daha ince etkilerin doğru bir şekilde yorumlanması için bir sistem hakkında kapsamlı analiz ve yüksek düzeyde anlayış gerekir. Bu da, hem deneycilerin hem de teorisyenlerin belirli bir yöntemdeki olası eksikliklerin farkında olmalarını ve bir yöntemin dışladığı sorunları başka yollarla ele alabilmelerini gerektirir. Burada, tekniklerin hem yeteneklerini hem de yorumlama problemlerini gösteren STM ve SFM'den birkaç örnek sistemi ele alıyoruz: • Au(110) ve Au(111) gibi düz metal yüzeyler üzerinde atomik çözünürlüğe sahip ölçümler, deneylerde ilk yapılanlar arasındaydı. Au(110) ve sıkı paketlenmiş Au(111) yüzeyinin eksik sıra rekonstrüksiyonuna ilişkin ilk STM deneyleri arasındaki aralık beş yıldan azdı. Bu süre zarfında STM, bir yüzeydeki monoatomik adımları görüntüleyen bir araçtan, tek atomların konumunu çözebilen bir araca geliştirildi. • Manyetik yüzeyler üzerinde yüksek yerel çözünürlüğe sahip tünelleme spektroskopisi deneylerinin geliştirilmesi, odak noktasının yüzey topografyasının analizinden yüzey elektronik yapılarının ayrıntılı bir analizine doğru değiştiğini gösterir. • Silisyum (111) 7 × 7 yüzeyi, SFM tarafından atomik çözünürlükte görüntülenen ilk yüzeydi ve deneyler için bir kıyaslama yüzeyi olmaya devam ediyor. Bu kısmen geleneğe bağlı olmakla birlikte, atomik çözünürlük için açık bir test sağlayan ayırt edici ve karmaşık yüzey yapısından da kaynaklanmaktadır. SFM'nin hikayesi aynı zamanda Si(111) 7×7 görüntülemenin hikayesidir ve bu nedenle deneysel geliştirmeye iyi bir örnektir. • Elbette, yalıtkan bir yüzeyi düşünmeden SFM'nin gelişimini gerçekten tartışamayız. Aslında, bir yalıtım malzemeleri sınıfı muhtemelen deneylerin en iyi kesitini sağlar; NaCl, MgO ve NiO gibi basit kübik kristaller, hem deney hem de teori için en büyük zorluklardan bazılarını sunmuştur. STM'nin yeteneğinin ilk gösterimi, 1982'de bir platin plaka üzerinde tünel açma akımının üstel bozulmasını gösterdikleri bir makalede yayınlandı. Moleküller arası etkileşim örnekleri Moleküller arası etkileşimler nelerdir Dipol dipol etkileşimi Güçlü Etkileşimler Güçlü Etkileşimler Nelerdir Zayıf etkileşim türleri Hidrojen bağı güçlü etkileşim midir Moleküller arası bağların hepsi zayıf etkileşim midir Daha sonra, iki boyutlu bir tarama mekanizması dahil ettiler ve 1982'de ve yine 1983'te Au(110)'un yüzeyini taradılar. Bir yıldan daha kısa bir süre içinde yayınlanan iki ayrı yayının görüntülerinin kalitesi karşılaştırıldığında, şimdiden not ediliyor. çözünürlükte önemli bir gelişme. Au(110) yüzeyinin ilk görüntüsü (çerçeve (b)) altta yatan atomik yapının yalnızca oldukça belirsiz bir şekilde tanımlanmasına izin verirken, ikinci görüntü (çerçeve(c)) zaten yazarların iki farklı yeniden yapılandırmayı çözmesine izin veriyor: 1 ×2 rekonstrüksiyonu, yüzeyin [1 ̄11] yönü boyunca iki sıralı fasetlerden kaynaklanırken, üç sıralı fasetler 1×3 rekonstrüksiyonuna yol açar. Aynı zamanda STM, Si(111) yüzeyinin 7×7 rekonstrüksiyonunu görüntülemede başarılı oldu. Ancak bu aşamada enstrüman, bugünkü yeteneğinden hâlâ çok uzaktaydı. Günümüzün yüksek çözünürlüklü taramalarının tipik bir alanı alınırsa, yanal çözünürlüğün en iyi ihtimalle 0,5 nm olduğu, Si(111) gibi Si yüzey atomlarının birbirinden oldukça uzak ama tam olarak uzak olmadığı yarı iletken bir yüzey için yeterli olduğu anlaşılır. iki atom arasındaki mesafelerin 0,2–0,3 nm mertebesinde olduğu sıkı paketlenmiş bir metal yüzey için yeterlidir. Tek atomları görüntüleme yeteneği, 1980'lerin sonlarında ve 1990'ların başlarında geniş çapta kullanıldı. Prensip olarak, bazı 3 boyutlu geçiş metalleri gibi bazı özellikle zor malzemelerin olası istisnası dışında, metal bir yüzeyin herhangi bir yapısını atomik çözünürlükle çözmek artık mümkündü. Geriye dönüp bakıldığında bu, aletin çözünürlüğüyle ilgili bir sorun değil, tekil atomların dalgalanma yüksekliğiyle ilgili bir sorundur. Daha sonraki bölümlerde sunulan STM teorisinin uygulamalarında, bu yüzeylerin bazılarının normal tünel açma koşullarında 2 pm'den daha az bir yüzey dalgalanmasına sahip olduğu gösterilecektir. Bu, atomik çözünürlükle bu yüzeylerin görüntülenmesini, cihazın stabilitesi ve titreşim sönümleme sorunu kadar yanal çözünürlük sorunu olmaktan çıkarır. Araştırmanın odağını etkileyen bir sonraki gelişme, düşük sıcaklıklı STM'lerin ortaya çıkışıydı. Düşük sıcaklıklar, doğru görüntülerin önündeki birkaç önemli engeli ortadan kaldırır. Birincisi, adatomların ve adsorbatların, özellikle metaller üzerindeki hareketliliğidir. İkincisi, ortam koşulları altındaki birçok fiziksel özelliğin istatistiksel doğasıdır. Oda sıcaklığındaki bir STM, örneğin manyetik özellikler gibi bu özelliklerin yalnızca ortalamasını sağlayacaktır ve bu nedenle bu özelliklerin yerel korelasyonunu incelemek için uygun değildir. Yakın zamanda yapılan bir deneyi gösteren Au(111) yüzeyinin görüntülerinde görüldüğü gibi, düşük sıcaklıklı STM de biraz iyileştirilmiş bir çözünürlüğe sahiptir. Bugün, sıkı paketlenmiş metal yüzeylerde atomik çözünürlük, dünyadaki birçok laboratuvarda rutin olarak elde edilmektedir. Hatta bu çalışmalar, tek tek durumlarda, tek elektronik durumların net bir resmini sağlar. Ancak teorik açıdan bakıldığında, geliştirme bu deneysel yeteneği yaklaşık on beş yıllık bir gecikmeyle yakaladı. Bunun nedeni, yüzey elektronik yapısının yanı sıra tünel açma koşulları altındaki fiziksel süreçler için güçlü modelleme araçlarına ihtiyaç duyulmasıdır. Bu gelişmelerin tarihi ve günümüz teknolojisinin durumu esasen bu çalışmanın konusunu oluşturmaktadır.

Nanomalzemeler – Nanomalzeme Mühendisliği Ödevleri – Nanomalzeme Ödev Hazırlatma – Nanomalzeme Alanında Tez Yazdırma – Nanomalzeme Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Nanomalzemeler

Vakum işlemleriyle biriktirilen ince filmlerin oluşturduğu kesin uygulama sayısını saymak şu anda zordur. 20 yılı aşkın bir süredir, fiziksel buhar biriktirme (PVD) tekniklerinin gelişimi, elektronik, optik, mekanik, dekorasyon vb. gibi çeşitli alanlarda kullanımlarına yol açmıştır.

Artık bazı teknolojilerin tamamen ince filmlerin tüm özelliklerine, özellikle mikro ve nano yapılarına bağlı olduğunu iddia edebiliriz.

Parçacıkların eğik bir insidansı kullanılarak hazırlanan ince filmlere çok azı ayrılmıştır. Ancak 1959’da sarmal bir yapıya sahip florit filmlerin, buharlaşan parçacıkların geliş açısına ve film mikro yapısının periyodikliğine bağlı olarak anizotropik bir optik aktivite sergilediğini gösterdi. Aynı zamanda, permalloy filmlerin oryantasyonunun manyetik özelliklerinde temel bir rol oynadığı tespit edildi.

Birkaç yıl sonra, alüminyum kaplamaların sütunlu yapısının oryantasyonunun, “tanjant kuralları” olarak bilinen ampirik bir yasa ile buharlaşan parçacıkların geliş açısı ile ilgili olduğunu gözlemlediler. Daha sonra, diğer yazarlar, buhar akışının yönünün sütunlu tanelerin son düzenlemesi üzerindeki etkisini kolayca tahmin etmek için bu geometrik kuralları yeniden başlattı ve geliştirdi.

Eğik insidans altında hazırlanan kaplamalara odaklanan tüm bu çalışmalar aynı sonuca varıyor: malzemelerin stres durumları, yoğunlukları, optik, elektriksel ve manyetik anizotropileri vb. dahil olmak üzere genişleyen bir fiziko-kimyasal özellikleri yelpazesi.

GLAD (Bakış Açısı Biriktirme) tekniğinin tam boyutunu alması ve nihayet ortaya çıkabilmesi için eğik, sabit veya hareketli altlık altında ince filmlerin hazırlanması için nihayet araştırma ekibini beklemeliyiz.

Son yıllarda, çalışmalarının önde gelen dergilerde yaygın olarak yayılması, bu yöntemle hazırlanan nanoyapılı ince filmlerin yarattığı güçlü ilgiyi göstermiştir. Ayrıca, fotonik, mekanik, kataliz veya biyoloji alanında üretilen özelliklerin özgünlüğü, akademi ve endüstriden birçok araştırmacı tarafından artan ilgiyi açıklamaktadır.

Bu bölümde, sabit ve/veya hareketli bir substrat kullanan GLAD tekniğinin temel prensibini tanımladıktan sonra, elde edilen özellikler, mikro ve nano ölçekte üretilen yapısal özellikler ve yüzey morfolojileri açısından sunulacaktır.

Bu tür kaplamaların mekanik performanslarının yanı sıra optik ve elektronik davranışları, özellikle üretilen mimarilerin boyutları, şekilleri ve geometrisi ile olan korelasyonları göstererek sunulacaktır. Son olarak ve perspektif yoluyla, bu yapılandırılmış ince filmlerin potansiyel uygulamalarının kapsamlı olmayan bir incelemesi önerilecektir.

GLAD Tekniği

İlk buharlaştırılmış veya püskürtülmüş atomlar bir substrat üzerinde gelip yoğunlaştığında, ince film büyümesinin erken aşamalarını birkaç fiziksel ve kimyasal süreç etkileyebilir. Alt tabakanın doğası, kristalografisi, sıcaklığı ve yüzey koşulları, yoğunlaştırılmış parçacıkların enerjisi, alt tabaka ile etkileşimler vb., kaplamanın büyüme modunda belirleyici bir role sahiptir.

Bu ilk aşamalardan sonra filmin büyümesi baskın hale gelir. Atomik ölçekte gölgelenme olayları ve yüzey atomlarının dağılımı baskın hale gelir. Bununla birlikte, çekirdeklenme bölgelerinin boyutu, kristalliği ve yoğunluğu, tabakanın son yapısının kaynağıdır ve dolayısıyla dolaylı olarak büyüme ilerlemesini etkiler.

Düşük substrat sıcaklıkları için (ilk yaklaşımda, malzemenin erime sıcaklığının birkaç onda biri), gelen atomların yüzey difüzyonu azalır. Konvansiyonel bir sütunlu yapı oluşturmak için en yakın çekirdeklenme bölgelerinde veya çevresinde yoğunlaşırlar.

Nano malzemeler nelerdir
Nano malzeme örnekleri
Nanomalzemelerin sınıflandırılması
Doğal nanomalzemeler
Nano Malzemeler Ders Notları
Manyetik nano malzemeler
Nano malzeme özellikleri
Nanomalzemeler Nedir

Eğik Bir Açıyla Biriktirme

Atom buharının akışı, substrat yüzeyine dik olmayan bir açıya göre geldiğinde, çekirdeklenme bölgeleri gelen parçacıkları keser. Gölgeleme etkisi yaratır ve sütun şeklinde eğimli bir tane büyümesi vardır.

Ancak oda sıcaklığında biriktirme sırasında kolonlar arasında bir büyüme rekabeti oluştuğunu not edebiliriz. İlk başta bu, bir güç yasası ile karakterize edilen fraktal mikro yapı sütunlarına ve son olarak gölgeleme etkisine yol açar.

Ayrıca, buharlaştırılmış veya püskürtülen parçacıklar yüzeye normalden alt tabakaya bir α açısına göre çarparsa, kolonlar gelen parçacıkların açısı olan α’dan daha düşük bir β açısını izleyerek büyüyecektir. Bu iki açı birbiriyle “tanjant kuralı” olarak bilinen ampirik bir ilişkiye göre ilişkilidir.

Bu ikincisi, teğet kurallarından daha doğrudur ve özellikle yüksek α veya 90°’ye yakın geliş açıları için sütunların açısını daha iyi yansıtır. Tait et al. ilişki iki boyutlu bir geometrik analize dayanmaktadır. Filmlerin yapısının, eğimli yarım küre zirveleri olan sütunlardan oluştuğunu düşünmektedir. Ayrıca, yüzey difüzyonunu ve kolonların tepesinde partikül akışının büyüdüğü minimum mesafeyi de hesaba katar.

Birkaç deneysel parametre, ilişkide anlaşmazlıklara yol açabilir. Yüzey kirliliği, biriktirme hızı, sıcaklık ve biriktirme sırasında substratın polarizasyonu, teori ve deney arasında önemli farklılıklara yol açan ikincil faktörlerdir. Büyüme sırasında filme gelen adatomların tercihen partikül akışının geliş yönüne doğru yayıldığını gösterin.

Bu nedenle, kolon açısının doğru tahmini, önemsiz olmayan bir problem olarak ortaya çıkar ve birçok faktöre bağlıdır. BHave ayrıca buharlaştırılmış silikon filmlerin kırılma indisini ölçerek kolonların eğimini de belirledi. Tanjant kuralları ve önerilen ilişkiler, birçok malzeme için çok doğru bir nitel tanımlamaya izin verir.

Püskürtme basıncının, teğet kuralları tarafından tahmin edilen teorik eğimlerde farklılıklara yol açtığına işaret ederler ve bu sapmaları, püskürtülen parçacıkların ortalama serbest yolu azaldığında gölgeleme etkisinin azalması gerçeğine bağlarlar.

Mobil Alt Tabaka Üzerinde Biriktirme

Mobil bir alt tabaka üzerinde biriken alüminyum filmlerin yapısını kontrol eden ilk kişi. Şerit benzeri bir mimari, eşit bir depozit periyodu sırasında alt tabakanın +α ve α açısıyla dönüşümlü olarak eğilmesiyle elde edilir.

İşlem, zikzak bir şekil sergileyen sütunlu bir büyümeye yol açar. Açı üzerinde oynayarak, birikme hızı veya büyüme zamanı, yapının periyotları ve boyutları kolaylıkla değiştirilebilir. Püskürtme ile hazırlanan krom filmler ile çeşitli zikzak geometrileri elde edilmiştir.

Bu yazarlar ayrıca, zikzak yapılarının boyutunun, normal insidans altında biriken kromla ilgili olarak filmlerin mekanik davranışlarını büyük ölçüde etkilediğini göstermektedir.

Ayrıca, çeşitli başka mimariler üretmek için kolonların yönlü büyümesini kullanmak da mümkündür. Bu işlem, büyüme sırasında sütunlara göre buhar kaynağının yerini değiştirerek elde edilir. Temel olarak, kaynak hareket ettirilmez, daha ziyade aynı alt tabaka üzerinde ortalanmış bir eksen boyunca döndürülen alt tabakadır.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın