Проекты

Исследование процессов самоорганизации методом АСМ на поверхности слюды

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Метод» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Сканирующая зондовая микроскопия
Авторы работы: ГБОУ «Гимназия №1584»
Предметы: Физика
Классы: 10 класс
Мероприятия: «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» 11 апреля 2018 года

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект: от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Метод» среди работ учащихся 10−11 классов.

Самоорганизация − процесс, в ходе которого создаётся, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы.

Это переход от хаотического состояния к новому порядку, устойчивому состоянию через нарастание амплитуды флуктуаций. Процессы самоорганизации могут иметь место только в открытых системах с большим количеством элементов, связи между которыми имеют не жёсткий, а вероятностный характер. Метод самоорганизации может быть использован для получения наноразмерных объектов из металлов, полупроводников и т. п., обладающих уникальными свойствами.

Массивы металлических наночастиц, нанокристаллов и других нанообъектов из Au или Ag обладают особыми оптическими свойствами, связанными с возбуждением локализованных плазменных мод при взаимодействии с электромагнитным излучением. Эти особые свойства выражаются в увеличении рассеяния света, появлении дополнительных полос поглощения, а также в локальном усилении электромагнитных полей вблизи поверхности металла. За счёт таких эффектов наночастицы благородных металлов представляют практический интерес при разработке селективных хемо- и биосенсоров светоизлучающих устройств и фотоэлементов. Наночастицы золота или серебра обычно получают в виде коллоидных растворов или на специально приготовленных подложках из кварца или слюды.

Цель

Исследование особенностей процесса самоорганизации на поверхности слюды.

Задачи

•        Подготовка образцов подложек с наноструктурами;

•        Исследование образцов методом оптической микроскопии и АСМ;

•        Сравнительный анализ образцов, полученных в различных условиях.

Описание

Было подготовлено несколько образцов слюды со слоем золота различной толщины. Далее производился нагрев слюды с напылённым золотым покрытием над термофеном. После данной операции на поверхности слюды появлялись видимые в оптический микроскоп зёрна, образовавшиеся вследствие процессов самоорганизации структуры. Результаты, полученные методом АСМ, показали, что на поверхности образовалась система пор. Их размер составляет от 0,2 до 0,4 мкм. На изображении поверхности второго образца можно заметить, что плотность видимых структур на поверхности значительно возросла. Это связано с изменением условий напыления золотого покрытия на слюду, а именно увеличением толщины напыления. Анализируя изображения данного образца, можно выделить образовавшиеся частички золота размером порядка 0,5 – 1 мкм.

Результат

Удалось зафиксировать последствия процессов самоорганизации на примере золота, напылённого на слюду. После проведения сравнительного анализа структур образцов с разными условиями напыления была установлена зависимость размеров структур на поверхности от толщины напыления.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Вакуумная установка препарирования ВУП ЭМ-12; Оптический инспекционный микроскоп Nikon LV100; Атомно-силовой микроскоп СЗМ НАНОЭДЮКАТОР II.

Перспективы развития результатов работы

В дальнейшем планируется продолжить работу и определить режимы получения однородных частиц золота на поверхности слюды нанометрового размера, что может быть интересно для применения

в оптических приложениях