מעבדה מתקדמת בכימיה פיזיקלית - ניסוי 1

מעבדת AFM
(Scanning Probe Microscopy - AFM)

במעבדה זו נלמד את עקרונות הפעולה של מיקרוסקופ הכוח האטומי (AFM). השיטה שייכת למשפחת טכניקות ה-Scanning probe microscopy (SPM)  המשמשות לסריקת פני השטח של הדוגמה לצורך קבלת מידע על טופוגרפיית פני השטח שלה תוך שימוש בעקרונות פיסיקליים שונים. בניסוי זה יבוצעו באמצעות מכשיר ה-AFM מדידות של דוגמאות שונות.

ביצוע הניסוי

• שבוע 1 - קבלת החומר התיאורטי ולימוד לקראת הניסוי.

• שבוע 2 - בוחן בעל פה בהתאם לשאלות החזרה, ומדידת דוגמת סיליקון.

• שבוע 3 - מדידת דוגמת Nanowires.

• שבוע 4 - השלמות וסריקת דוגמת נעלם.

הנחיות עבודה

1. חובה לשמור על אמצעי הבטיחות ושלמות הציוד.

2. ביצוע הניסוי יהיה בזמן המעבדות בלבד ובנוכחות המדריך.

3. אין להפעיל מכשור מעבדתי ללא אישור המדריך\ה.

4. אין להעביר ציוד מעמדה לעמדה או מניסוי לניסוי.

דו"ח המעבדה

1. יש לתעד את תנאי המדידה המדויקים על מנת שיתאפשר שיחזור הניסוי במידת הצורך.

2. כל זוג יגיש דו"ח אחד, אך הציון יינתן בנפרד.

3. מבנה הדוח:

   • שם הניסוי, שמות הסטודנטים ומספרי זהות.

   • מבוא תיאורטי ותיאור המערכת.

   • עיבוד התוצאות והצגתן, כולל גרפים, טבלאות ותמונות:

     כל ניסוי יוצג באופן הבא - כותרת, מטרת הניסוי, מבוא תיאורטי רלוונטי, תיאור המערכת ומהלך מפורט   של הניסוי כולל תוצאות גולמיות (אם ניתן רצוי לסדר בטבלה), עיבוד תוצאות ודיון בתוצאות (כולל         השוואה בין מה שהתקבל למה שצפוי מהתיאוריה והצעות לשיפור אם ישנן), מסקנות וסיכום.

4. מקורות.

5. רצוי למספר את העמודים, הסעיפים ותתי הסעיפים.

שאלות הכנה למעבדה

1. תאר את המערכת המתארת את סטיית ה-cantilever במערכת, וכן כיצד מתאפשרת סריקת פני השטח של הדוגמה.

2. תאר את אופני ההפעלה של STM ו-AFM לצורך הדמיית טופוגרפיית פני השטח של הדוגמה.

3. מהו ההבדל המהותי בין הדגמים והטיפים המשמשים למערכות AFM ו-STM?

4. הצג שתי יתרונות ושתי חסרונות של מדידה במערכת SPM.

5. הסבר את צורת עקומת הכוח כפונקציה של המרחק. כיצד נעשית המדידה? אילו אינטראקציות מתקיימות בין הטיפ לדוגמה בשלביה השונים של המדידה?

6. הסבר את ההבדלים בין שיטת ה-tapping ו-contact ב-AFM. מה היתרון של שיטת ה-tapping?

7. בהתייחס לשאלה הקודמת, באיזה שיטה נעדיף cantilever קצר יותר ובאיזו cantilever ארוך ומדוע?

8. הסבר מהו תפקיד הפולימרPolyvinylpyrrolidone  בסינתזת ננו-חוטי טלוריום.