elektronov mikroskop omezen optickch mikroskop svtlo 0 5

elektronový mikroskop omezení optických mikroskopů …. světlo: 0. 5 m poč. 30. let: elektronový mikroskop (horsi rozliseni nez opticke) vidět více! elektron také vlna velká en. malá vidíme Å dopadající e SEM transmisní elektronový mikroskop interakční objem TEM (ne)pružnĕ rozptýlené e prošlé e

Transmisní elektronový mikroskop (TEM) • Vysoké energie elektronů ~200 – 400 ke. V • Sub-nanometrové rozlišení • Nutnost přípravy tenkých vzorků ~10 nm • Vysoká pořizovací cena (~10 mil. Kč) Moderní mikroskopy elektronová dělo 300 ke. V První československý TEM (1950)

nanotubes TEM v materiálovém výzkumu – studium defektů a rozhraní mezi materiály Atomové rozlišení

řádkovací elektronový mikroskop (SEM. . scanning electron microscope) • mladší bratr TEM • nižší enerige 20 -40 ke. V • menší rozlišení (1 nm), • odpadá nutnost přípravy tenkých vzorků • široké využití v materiálovém výzkumu i biologii řádkovací elektronový mikroskop, učebna fyzikálního praktika

dopadající e zpětný odraz charakteristické rtg Augerovy e SEM sekundární e TEM interakční objem (ne)pružnĕ rozptýlené e prošlé e slitina Cu-Nb-Fe

Augerovy elektrony Au na povrchu Si(111)

Intenzita Charakteristické rtg složení vzorku Energie (ke. V)

obrázky ze SEM (neomezená hloubka ostrosti x optika) černá vdova (x 500) inj. stříkačka (x 100) toaletní papír ( x 500) radiolara ( x 750) http: //www. mos. org/sln/sem. html kapičky Sn na povrchu Ga. As http: //www. tescan. com/en/gallery

Scanning Probe Microscopes (SPM). Využití atomových hrotů. Základ všech technik: a) ostrý hrot – poloměr od 1 -20 nm, ideálně 1 atom na konci hrotu b) piezoscanner – využití piezoelektrického jevu: napětí na piezoel. materiálu mřížová konstanta (měním délku) Binnig, Rohrer (1986 N. c. ) Gerd Binnig * 1947 Heinrich Rohrer * 1933

STM (scanning tunneling microscope) měřím proud (kvantový tunelový jev) U I ~ e-d vakuum 1965 -71 Russell D. Young (Topografiner) PC I + -

povrch Au http: //www. physics. purdue. edu/nanophys/stm. html Gd na povrchu W, modré - místa adsorpce H STM obrázek atomu Au na povrchu Cu(111) potaženém Na. Cl – dva různé nábojové stavy.

D. M. Eigler, E. K. Schweizer. Positioning single atoms with a scanning tunneling microscope. Nature 344, 524 -526 (1990). STM rounds up electron waves at the QM corral. Physics Today 46 (11), 17 -19 (1993). http: //www. almaden. ibm. com/vis/stm/gallery. html M. F. Crommie, C. P. Lutz, D. M. Eigler, E. J. Heller. Waves on a metal surface and quantum corrals. Surface Review and Letters 2 (1), 127 -137 (1995). (atomy Fe na povrchu (111) Cu)

Cu on Cu (111) SPECS Scientific Instruments, Inc. 9 K 12 K

AFM (atomic force microscope) Mikroskopie atomárních sil Síly působící na AFM hrot Lennard Jonesův potenciál

Kontaktní AFM proměnné prohnutí ramena konstantní prohnutí ramena Tapping mode (nejčastěji používaná nekontaktní metoda) rezonanční frekvence ramena - v závisloti na charakteru sil se mění frekvence – feedback udrzuje frekvenci konstantni. Vetsi trvanlivost hrotu, mensi poskozeni vzorku. měřítko: 10 -10 10 -2 m 10 -6 x 108 102 m 10 -4 104 m x 104

přesná detekce prohnutí - laser + detektor pružná ramena ostré hroty ~ 50 nm - nm vysoké rozlišení detekce pozice hrotu - piezoel. materiály zpětná vazba

MFM (magnetic force microscope) F ~ m. H m: magnetický moment hrotu H: magnetické pole vzorku DC AC AFM 20 m x 20 m MFM

rozdílné sondy různé pohledy na tentýž objekt !! Wang et al. , Nature 439, 303 -306 (2006)

TEM rozlišení ~ 1 nm SEM ~ 10 nm - 1 m rychlé, můžeme pozorovat větší objekty, časový vývoj STM ~Å AFM MFM ~Å pomalejší vzorek v kapalině (AFM) - biologie magnetický stav rozdílné sondy různé pohledy na tentýž objekt !! krystaly lysozomu difrakce (LEED, synchrotron, . . ) rozlišení > 0. 1 Å