stringtranslate.com

Наконечник зонда

Наконечник зонда — это инструмент, используемый в сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ) для сканирования поверхности образца и создания наномасштабных изображений поверхностей и структур. Наконечник зонда устанавливается на конце кантилевера и может быть таким же острым, как отдельный атом . В микроскопии геометрия наконечника зонда (длина, ширина, форма, соотношение сторон и радиус вершины наконечника) и состав (свойства материала) как наконечника, так и зондируемой поверхности напрямую влияют на разрешение и качество изображения. Размер и форма наконечника чрезвычайно важны для мониторинга и обнаружения взаимодействий между поверхностями. СЗМ могут точно измерять электростатические силы , магнитные силы , химическую связь , силы Ван-дер-Ваальса и капиллярные силы . СЗМ также могут выявлять морфологию и топографию поверхности.

Использование зондовых инструментов началось с изобретения сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и атомно-силовой микроскопии (АСМ), совместно называемых сканирующей зондовой микроскопией (СЗМ), Гердом Биннигом и Генрихом Рорером в исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе в 1982 году. Это открыло новую эру для исследования наномасштабного мира отдельных атомов и молекул, а также для изучения науки о поверхности благодаря их беспрецедентной способности характеризовать механические, химические, магнитные и оптические функции различных образцов с нанометровым разрешением в вакууме, окружающей среде или жидкой среде.

Растущий спрос на субнанометровые зондовые наконечники объясняется их прочностью и универсальностью. Субнанометровые зондовые наконечники применяются в областях нанолитографии , наноэлектроники , биосенсоров , электрохимии , полупроводников , микрообработки и биологических исследований.

История и развитие

Все более острые наконечники зондов представляют интерес для исследователей для применения в материаловедении, жизни и биологических науках, поскольку они могут отображать структуру поверхности и свойства материалов на молекулярном или атомном уровне. Историю наконечника зонда можно проследить до 1859 года с предшественником современного граммофона , называемым фоноавтографом . Во время более позднего развития граммофона свиная шерсть, используемая в фоноавтографе, была заменена иглой, используемой для воспроизведения звука. В 1940 году был построен пантограф с использованием экранированного зонда и регулируемого наконечника. Игла свободно перемещалась, позволяя ей скользить вертикально в контакте с бумагой. [1] В 1948 году в наконечнике зонда была использована схема для измерения пикового напряжения, что создало то, что можно считать первым сканирующим туннельным микроскопом (СТМ). [2] Изготовление электрохимически травленых острых вольфрамовых , медных , никелевых и молибденовых наконечников было сообщено Мюллером в 1937 году. [3] Затем произошла революция в острых наконечниках, в результате чего появилось множество наконечников с различными формами, размерами и соотношениями сторон. Они состояли из вольфрамовой проволоки, кремния , алмаза и углеродных нанотрубок с технологиями схем на основе Si. [ необходимо разъяснение ] Это позволило производить наконечники для многочисленных применений в широком спектре нанотехнологических областей.

После разработки СТМ [4] в 1986 году Гердом Биннигом , Кэлвином Ф. Куэйтом и Кристофом Гербером была разработана атомно-силовая микроскопия (АСМ). [5] Их инструмент использовал сломанный кусок алмаза в качестве наконечника с вырезанным вручную кантилевером из золотой фольги . Методы фокусированных ионов и электронных пучков для изготовления прочных, стабильных, воспроизводимых пирамидальных наконечников Si 3 N 4 длиной 1,0 мкм и диаметром 0,1 мкм были описаны Расселом в 1992 году. [6] Значительный прогресс также произошел благодаря внедрению методов микропроизводства для создания точных конических или пирамидальных наконечников из кремния и нитрида кремния. [7] Было проведено множество исследовательских экспериментов для изучения изготовления сравнительно менее дорогих и более прочных вольфрамовых наконечников, с упором на необходимость достижения радиуса кривизны менее 50 нм. [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16]

Новая эра в области изготовления зондовых наконечников наступила, когда была представлена ​​углеродная нанотрубка, цилиндрическая оболочка графена толщиной приблизительно 1 нм. [17] Использование однослойных углеродных нанотрубок делает наконечники более гибкими и менее уязвимыми к поломке или раздавливанию во время визуализации. [17] Наконечники зондов, изготовленные из углеродных нанотрубок, можно использовать для получения изображений высокого разрешения как мягких, так и слабо адсорбированных биомолекул, таких как ДНК, на поверхностях с молекулярным разрешением. [18]

Многофункциональные гидрогелевые нанозондовые технологии также продвинули изготовление наконечников и привели к повышению применимости для неорганических и биологических образцов как в воздухе, так и в жидкости. Самым большим преимуществом этого механического метода является то, что наконечник может быть изготовлен в различных формах, таких как полусферический, встроенный сферический, пирамидальный и искаженный пирамидальный, с диаметром от 10 нм до 1000 нм. Это охватывает приложения, включая топографию или функциональную визуализацию, силовую спектроскопию на мягких веществах, биологические, химические и физические датчики. [19] Таблица 1. Обобщает различные методы изготовления наконечников зондов, а также связанные с ними материалы и приложения.

Принцип измерения туннельного тока и силы

Сам наконечник не имеет какого-либо рабочего принципа для получения изображения, но в зависимости от инструментария, способа применения и природы исследуемого образца наконечник зонда может следовать разным принципам для получения изображения поверхности образца. Например, когда наконечник интегрирован с STM, он измеряет туннельный ток, возникающий при взаимодействии между образцом и наконечником. [4] [36] В AFM измеряется отклонение силы на коротком расстоянии во время растрового сканирования наконечником по поверхности. [5] Проводящий наконечник необходим для инструментария STM, тогда как AFM может использовать проводящий [37] [20] и непроводящий [21] наконечник зонда. Хотя наконечник зонда используется в различных методах с разными принципами, для STM и AFM в сочетании с наконечником зонда подробно обсуждается. [ 17] [22] [23] [24] [25]

Проводящий наконечник зонда

Как следует из названия, СТМ использует принцип туннельного переноса заряда от кончика к поверхности или наоборот, тем самым регистрируя текущий отклик. Эта концепция берет свое начало от концепции частицы в ящике; если потенциальная энергия частицы мала, электрон может находиться вне потенциальной ямы, которая является классически запрещенной областью. Это явление называется туннелированием. [26]

Выражение, полученное из уравнения Шредингера для вероятности передачи заряда, имеет следующий вид:

где

постоянная Планка

Непроводящий наконечник зонда

Непроводящие наноразмерные зонды широко используются для измерений АСМ. Для непроводящего зонда поверхностные силы, действующие на зонд/кантилевер, отвечают за отклонение или притяжение зонда. [29] Эти силы притяжения или отталкивания используются для топологии поверхности, химических характеристик, магнитных и электронных свойств. Зависящие от расстояния силы между поверхностью подложки и зондом отвечают за визуализацию в АСМ. [38] Эти взаимодействия включают силы Ван-дер-Ваальса, капиллярные силы, электростатические силы, силы Казимира и силы сольватации. Одной из уникальных сил отталкивания является сила отталкивания Паули-исключения, [32] которая отвечает за визуализацию отдельных атомов, как в ссылках [32] [30] [25] и на рисунках 10 и 11 (контактная область на рис. 1).

Рис. 1: Типичная зависимость сил от расстояния зонд-подложка.

Методы изготовления

Методы изготовления наконечников делятся на две широкие классификации: механические и физико-химические. На раннем этапе разработки наконечников зондов механические процедуры были популярны из-за простоты изготовления.

Механические методы

Сообщаемые механические методы изготовления наконечников включают резку, [39] [40] шлифование, [41] [42] и вытягивание.; [43] [44] примером может служить резка проволоки под определенным углом с помощью лезвия бритвы , кусачек или ножниц . [40] Другим механическим методом подготовки наконечника является фрагментация объемных кусков на маленькие заостренные кусочки. Также использовался метод шлифования металлической проволоки или стержня до острого наконечника. [41] [42] Эти механические процедуры обычно оставляют грубые поверхности со множеством крошечных неровностей, выступающих из вершины, что приводит к атомному разрешению на плоских поверхностях. Однако нерегулярная форма и большой макроскопический радиус кривизны приводят к плохой воспроизводимости и снижению стабильности, особенно при зондировании шероховатых поверхностей. Другим основным недостатком изготовления зондов этим методом является то, что он создает множество мини-наконечников, которые приводят к множеству различных сигналов, что приводит к ошибке в визуализации. [45] Процедуры резки, шлифовки и вытягивания могут быть адаптированы только для металлических наконечников, таких как W, Ag, Pt, Ir, Pt-Ir и золото. Неметаллические наконечники не могут быть изготовлены этими методами.

Напротив, сложный механический метод изготовления наконечника основан на методе гидрогеля. [19] Этот метод основан на стратегии «снизу вверх» для изготовления наконечников зонда с помощью процесса молекулярной самосборки. Кантилевер формируется в форме путем отверждения раствора преполимера, затем он приводится в контакт с формой наконечника, которая также содержит раствор преполимера. Полимер отверждается ультрафиолетовым светом, что помогает обеспечить прочное крепление кантилевера к зонду. Этот метод изготовления показан на рис. 2. [19]

Физико-химические процедуры

Физико-химические процедуры являются методами изготовления по выбору, которые дают чрезвычайно острые и симметричные наконечники с большей воспроизводимостью по сравнению с наконечниками на основе механического изготовления. Среди физико-химических методов метод электрохимического травления [11] является одним из самых популярных методов. Травление представляет собой двух- или более этапную процедуру. «Зонная электрополировка» является вторым этапом, который дополнительно затачивает наконечник очень контролируемым образом. Другие физико-химические методы включают химическое осаждение из паровой фазы [46] и осаждение электронным пучком на уже существующие наконечники. [47] Другие методы изготовления наконечников включают полевую ионную микроскопию [48] и ионное фрезерование. [49] В методах полевой ионной микроскопии последовательное полевое испарение отдельных атомов дает определенную атомную конфигурацию на наконечнике зонда, что обеспечивает очень высокое разрешение. [45]

Изготовление методом травления

Электрохимическое травление является одним из наиболее широко распространенных методов изготовления металлических наконечников зондов. [12] Три широко используемых метода электрохимического травления для изготовления вольфрамовых наконечников: метод однослойного каплепадения, [45] метод двухслойного каплепадения, [16] и метод погружения. [50] Различные наконечники конической формы могут быть изготовлены этим методом путем небольших изменений в экспериментальной установке. Потенциал постоянного тока прикладывается между наконечником и металлическим электродом (обычно проволокой W), погруженным в раствор (рисунок 3 ac); обычно используются электрохимические реакции на катоде и аноде в основных растворах (2M KOH или 2M NaOH). [10] Общий процесс травления заключается в следующем:

Анод;

Катод:

Общий:

Здесь все потенциалы указаны относительно SHE.

Рис. 3: Схема способа изготовления наконечника зонда методом электрохимического травления.

Схема способа изготовления наконечника зонда методом электрохимического травления представлена ​​на рис. 3. [51]

В процессе электрохимического травления W вытравливается на границе раздела жидкости, твердого тела и воздуха; это происходит из-за поверхностного натяжения, как показано на рис. 3. Травление называется статическим, если проволока W остается неподвижной. После того, как наконечник протравлен, нижняя часть падает из-за более низкой прочности на разрыв, чем вес нижней части проволоки. Неправильная форма создается смещением мениска . Однако медленные скорости травления могут давать регулярные наконечники, когда ток медленно течет через электрохимические ячейки. Динамическое травление включает медленное вытягивание проволоки из раствора, или иногда проволока перемещается вверх и вниз (колеблющаяся проволока), создавая гладкие наконечники. [14]

Метод погружения

В этом методе металлическая проволока вертикально травится, уменьшая диаметр с 0,25 мм ~ 20 нм. Схематическая диаграмма для изготовления зондового наконечника с методом погруженного электрохимического травления представлена ​​на рис. 4. Эти наконечники можно использовать для высококачественных изображений СТМ. [45]

Рис. 4: Принципиальная схема изготовления наконечника зонда методом электрохимического травления под флюсом (проволока W)

Метод ламелей

В методе двойной пластины нижняя часть металла вытравливается, а верхняя часть наконечника не вытравливается. [16] Дальнейшее травление верхней части проволоки предотвращается путем покрытия ее полимерным покрытием. Этот метод обычно ограничивается лабораторным изготовлением. [45] Схема метода двойной пластины показана на рис. 5.

Рис. 5: Типичная установка электрохимического травления с двойными пластинами

Подготовка одноатомного наконечника

Переходные металлы, такие как Cu, Au и Ag, линейно адсорбируют отдельные молекулы на своей поверхности из-за слабых сил Ван-дер-Ваальса . [32] Эта линейная проекция отдельных молекул позволяет взаимодействовать концевым атомам наконечника с атомами подложки, что приводит к отталкиванию Паули для исследований по картированию отдельных молекул или атомов. Газообразное осаждение на наконечнике осуществляется в камере сверхвысокого вакуума (5 x 10−8 мбар ) при низкой температуре (10 К). Осаждения Xe, Kr, NO, CH4 или CO [52] на наконечнике были успешно подготовлены и использованы для исследований по визуализации. Однако эти приготовления наконечников основаны на присоединении отдельных атомов или молекул к наконечнику, и результирующая атомная структура наконечника точно не известна. [30] [53] Вероятность присоединения простых молекул к металлическим поверхностям очень утомительна и требует большого мастерства; как таковой, этот метод не получил широкого распространения.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Острые наконечники, используемые в SPM, хрупкие и подвержены износу при высоких рабочих нагрузках. Алмаз считается лучшим вариантом для решения этой проблемы. Алмазные наконечники для SPM изготавливаются путем дробления, шлифования и полировки массивного алмаза, что приводит к значительной потере алмаза. [54] Одной из альтернатив является нанесение тонкой алмазной пленки на силиконовые наконечники методом CVD. [55] При CVD алмаз наносится непосредственно на кремниевые или W-кантилеверы. A показан на рис. 6. В этом методе поток метана и водорода контролируется для поддержания внутреннего давления 40 Торр внутри камеры. CH4 и H2 диссоциируют при 2100 °C с помощью нити Ta, и на кончике кантилевера создаются центры зародышеобразования. После завершения CVD поток CH4 останавливается , и камера охлаждается под потоком H2 . Принципиальная схема установки CVD, используемой для изготовления алмазных наконечников для применения в АСМ, показана на рис. 6.

Рис. 6: Схема установки CVD для изготовления алмазного наконечника для применения в АСМ

Изготовление методом реактивного ионного травления (RIE)

На подложке делается канавка или структура для формирования шаблона. Затем нужный материал наносится на этот шаблон. После формирования наконечника шаблон вытравливается, оставляя наконечник и консоль. На рис. 7 показано изготовление алмазного наконечника на кремниевых пластинах с использованием этого метода. [56]

Фрезерование с помощью сфокусированного ионного пучка (FIB)

Фрезерование FIB — это метод заточки наконечников зондов в SPM. Сначала изготавливается тупой наконечник с помощью других методов травления, таких как CVD, или с помощью пирамидальной формы для пирамидальных наконечников. Затем этот наконечник затачивается с помощью фрезерования FIB, как показано на рис. 8. Диаметр сфокусированного ионного пучка, который напрямую влияет на окончательный диаметр наконечника, контролируется с помощью программируемой апертуры. [22]

Рис. 8: Схема метода фрезерования сфокусированным ионным пучком для заточки кончика зонда

Клей

Этот метод используется для прикрепления углеродных нанотрубок к кантилеверу или тупому наконечнику. Для связывания CNT с кремниевым кантилевером используется прочный клей (например, мягкий акриловый клей). CNT прочный, жесткий и увеличивает долговечность наконечников зондов, и может использоваться как для контактного, так и для постукивающего режима. [17] [57]

Процедуры очистки

Электрохимически протравленные наконечники обычно покрыты загрязнениями на поверхности, которые невозможно удалить простым промыванием в воде, ацетоне или этаноле . Некоторые оксидные слои на металлических наконечниках, особенно на вольфрамовых, необходимо удалять с помощью обработки после изготовления.

Отжиг

Для очистки острых наконечников W крайне желательно удалить загрязняющие вещества и оксидный слой. В этом методе наконечник нагревается в камере сверхвысокого вакуума при повышенной температуре, которая десорбирует загрязненный слой. Подробности реакции показаны ниже. [58]

2WO 3 + W → 3WO 2 ↑

WO 2 → W (сублимация при 1075К)

При повышенной температуре триоксиды W преобразуются в WO 2 , который сублимируется около 1075 К, и остаются очищенные металлические поверхности W. Дополнительным преимуществом отжига является заживление кристаллографических дефектов, полученных при изготовлении, а также процесс сглаживает поверхность наконечника.

Химическая очистка HF

При методе очистки HF свежеподготовленный наконечник погружают в 15% концентрированную плавиковую кислоту на 10–30 секунд, что растворяет оксиды W. [59]

Ионное травление

В этом методе ионы аргона направляются на поверхность наконечника для удаления слоя загрязнений путем распыления. Наконечник вращается в потоке ионов аргона под определенным углом, таким образом, что позволяет лучу нацеливаться на вершину. Бомбардировка ионами наконечника истощает загрязняющие вещества, а также приводит к уменьшению радиуса наконечника. [22] Время бомбардировки необходимо точно настроить в зависимости от формы наконечника. Иногда после ионного травления требуется короткий отжиг. [58]

Самораспыление

Этот метод очень похож на ионное фрезерование, но в этой процедуре камера сверхвысокого вакуума заполняется неоном под давлением 10−4 мбар . Когда на наконечник подается отрицательное напряжение, сильное электрическое поле (создаваемое наконечником при отрицательном потенциале) ионизирует неоновый газ, и эти положительно заряженные ионы ускоряются обратно к наконечнику, где они вызывают распыление. Распыление удаляет загрязнения и некоторые атомы с наконечника, что, как и ионное фрезерование, уменьшает радиус вершины. Изменяя напряженность поля, можно настроить радиус наконечника на 20 нм. [58]

Покрытие

Поверхность кремниевых наконечников нелегко контролировать, поскольку они обычно несут силанольную группу. Поверхность Si гидрофильна и может легко загрязняться окружающей средой. Другим недостатком кремниевых наконечников является износ наконечника. Важно покрыть кремниевый наконечник, чтобы предотвратить ухудшение состояния наконечника, а покрытие наконечника также может улучшить качество изображения. Для покрытия наконечника наклеивается слой клея (обычно слой хрома на титан толщиной 5 нм), а затем методом осаждения из паровой фазы (40-100 нм или меньше) наносится золото. Иногда слой покрытия снижает способность зондовых наконечников обнаруживать туннельный ток. [58] [60]

Характеристика

Наиболее важным аспектом зондового наконечника является эффективное получение изображений поверхностей в нанометровых размерах. Некоторые опасения, связанные с достоверностью получения изображений или измерения образца, возникают, когда форма наконечника не определена точно. Например, когда неизвестный наконечник используется для измерения рисунка ширины линии или другой характеристики поверхности с высоким соотношением сторон, может остаться некоторая путаница при определении вклада наконечника и образца в полученное изображение. [61] Следовательно, важно полностью и точно охарактеризовать наконечники. Наконечники зонда можно охарактеризовать по их форме, размеру, остроте, тупости, соотношению сторон, радиусу кривизны, геометрии и составу, используя множество передовых инструментальных методов. [19] [40] [50] [62] [63] [64] Например, измерение электронной полевой эмиссии, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), сканирующая туннельная спектроскопия, а также более легкодоступный оптический микроскоп. В некоторых случаях оптическая микроскопия не может обеспечить точные измерения для малых наконечников в наномасштабе из-за ограничений разрешения оптической микроскопии.

Измерение тока полевой эмиссии электронов

В методе измерения тока полевой эмиссии электронов высокое напряжение подается между наконечником и другим электродом, после чего измеряется ток полевой эмиссии с использованием кривых Фаулера-Нордгейма . [65] Большие измерения тока полевой эмиссии могут указывать на то, что наконечник острый, а низкие измерения тока полевой эмиссии указывают на то, что наконечник тупой, расплавленный или механически поврежден. Минимальное напряжение необходимо для облегчения высвобождения электронов с поверхности наконечника, что, в свою очередь, косвенно используется для получения кривизны наконечника. Хотя этот метод имеет несколько преимуществ, недостатком является то, что высокое электрическое поле, необходимое для создания большой электрической силы, может расплавить вершину наконечника или может изменить кристаллографическую природу наконечника. [10] [62]

Сканирующая электронная микроскопия и просвечивающая электронная микроскопия

Размер и форму наконечника можно получить с помощью сканирующей электронной микроскопии и измерений просвечивающей электронной микроскопии. [50] [66] Кроме того, изображения просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) полезны для обнаружения любого слоя изолирующих материалов на поверхности наконечника, а также для оценки размера слоя. Эти оксиды постепенно образуются на поверхности наконечника вскоре после изготовления из-за окисления металлического наконечника путем реакции с O 2 , присутствующим в окружающей атмосфере. [63] Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) имеет ограничение по разрешению ниже 4 нм, поэтому для наблюдения даже одного атома теоретически и практически может потребоваться ПЭМ. Зерно наконечника размером до 1-3 нм, тонкие поликристаллические оксиды или слои углерода или графита на вершине наконечника обычно измеряются с помощью ПЭМ. Ориентация кристалла наконечника, которая представляет собой угол между плоскостью наконечника в монокристалле и нормалью к наконечнику, может быть оценена. [40] [50] [63] [66] [67]

Оптическая микроскопия

В прошлом оптические микроскопы были единственным методом, используемым для исследования того, изогнут ли наконечник, посредством микромасштабной визуализации во многих микромасштабах. Это связано с тем, что ограничение разрешения оптического микроскопа составляет около 200 нм. Программное обеспечение для визуализации, включая ImageJ, позволяет определять кривизну и соотношение сторон наконечника. Одним из недостатков этого метода является то, что он визуализирует изображение наконечника, которое является объектом из-за неопределенности в наномасштабном измерении. Эту проблему можно решить, сделав несколько снимков наконечника, а затем объединив их в изображение с помощью конфокального микроскопа с некоторым флуоресцентным материальным покрытием на наконечнике. Это также трудоемкий процесс из-за необходимости мониторинга износа, повреждения или деградации наконечника из-за столкновения с поверхностью во время сканирования поверхности после каждого сканирования. [68] [69] [70] [71] [72]

Сканирующая туннельная спектроскопия

Сканирующая туннельная спектроскопия (СТС) является спектроскопической формой СТМ. Спектроскопические данные, основанные на кривизне, получаются для анализа наличия любых оксидов или примесей на кончике. Это делается путем контроля линейности кривой, которая представляет собой металлический туннельный переход. [73] Как правило, кривая нелинейна; следовательно, кончик имеет щелевидную форму около нулевого напряжения смещения для окисленного или загрязненного кончика, тогда как противоположное наблюдается для острого чистого неокисленного кончика. [74]

Оже-электронная спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

В Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) любые оксиды, присутствующие на поверхности наконечника, распыляются во время глубокого анализа с помощью ионного пучка аргона, генерируемого дифференциально накачиваемым ионным насосом, с последующим сравнением скорости распыления оксида с экспериментальными выходами распыления. [75] Эти Оже-измерения могут оценить природу оксидов из-за поверхностного загрязнения. Состав также может быть выявлен, и в некоторых случаях может быть оценена толщина оксидного слоя до 1-3 нм. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия также выполняет аналогичную характеристику для химического и поверхностного состава, предоставляя информацию об энергии связи поверхностных элементов. [73] [75]

В целом, вышеупомянутые методы характеристики наконечников можно разделить на три основных класса. [76] Они следующие:

Приложения

Наконечники зондов имеют широкий спектр применения в различных областях науки и техники. Одной из основных областей, где используются наконечники зондов, является применение в SPM, т. е. STM [36] и AFM. [85] Например, наконечники из углеродных нанотрубок в сочетании с AFM обеспечивают превосходный инструмент для характеристики поверхности в нанометровой области. Наконечники CNT также используются в сканирующей силовой микроскопии с режимом касания (SFM), которая представляет собой метод, при котором наконечник касается поверхности с помощью кантилевера, приводимого в движение вблизи резонансной частоты кантилевера. Наконечники зондов CNT, изготовленные с использованием метода CVD, могут использоваться для визуализации биологических макромолекул, [86] полупроводников [35] и химической структуры. [32] Например, можно получить прерывистое контактное изображение AFM макромолекул IgM с превосходным разрешением, используя один наконечник CNT. Отдельные наконечники CNT могут использоваться для визуализации молекул белка с высоким разрешением.

В другом приложении наконечники многослойных углеродных нанотрубок (MWCNT) и однослойных углеродных нанотрубок (SWCNT) использовались для визуализации протофибрилл и фибрилл, полученных из амилоида β (1-40), с помощью АСМ в режиме постукивания. [87] Функционализированные зонды можно использовать в химической силовой микроскопии (CFM) для измерения межмолекулярных сил и картирования химической функциональности. [88] Функционализированные зонды SWCNT можно использовать для химически чувствительной визуализации с высоким латеральным разрешением и для изучения энергии связи в химических и биологических системах. [88] Наконечники зондов, функционализированные гидрофобными или гидрофильными молекулами, можно использовать для измерения адгезионного взаимодействия между гидрофобно-гидрофобными, [89] гидрофобно-гидрофильными [90] и гидрофильно-гидрофильными [91] молекулами. Из этих адгезионных взаимодействий можно получить изображение трения узорчатой ​​поверхности образца. [25] Наконечники зондов, используемые в силовой микроскопии, могут обеспечить визуализацию структуры и динамики адсорбата в нанометровом масштабе. [92] Самоорганизующиеся функционализированные органические тиолы на поверхности покрытых золотом наконечников зондов Si 3 N 4 использовались для изучения взаимодействия между молекулярными группами. [93] Опять же, наконечники зондов из углеродных нанотрубок в сочетании с АСМ могут использоваться для зондирования щелей, которые возникают в микроэлектронных схемах с улучшенным латеральным разрешением. [17] Функционально модифицированные наконечники зондов были предназначены для измерения силы связи между отдельными парами белок-лиганд. [94] Наконечники зондов использовались в качестве техники режима постукивания для предоставления информации об упругих свойствах материалов. [95] Наконечники зондов также используются в масс-спектрометре. Ферментативно активные наконечники зондов использовались для ферментативной деградации аналитов . Они также использовались в качестве устройств для введения образцов в масс-спектрофотометр. Например, наконечники зондов из золота (Au/трипсин), активированные трипсином, можно использовать для пептидного картирования лизоцима куриного яйца. [96]

Атомно-острые наконечники зондов могут использоваться для визуализации отдельного атома в молекуле. [32] Пример визуализации отдельных атомов в кластере воды можно увидеть на рис. 10. [97] Визуализируя отдельные атомы в молекулах, присутствующих на поверхности, ученые могут определить длину связи, порядок связи и расхождения, [30] [53] если таковые имеются, в сопряжении, которое ранее считалось невозможным в экспериментальной работе. На рис. 9 показан экспериментально определенный порядок связи в полиароматическом соединении, который в прошлом считался очень сложным. [98]

Рис. 9: Гомосочетание на поверхности предшественника 5c дает полностью планарный и нейтральный диаза-HBC 7c на Ag(111). a Обзор продукта реакции и непрореагировавших частиц на Ag(111) с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). V s = 30 мВ, I t = 10 пА. b Данные СТМ постоянной высоты для диаза-HBC с частично наложенной молекулярной моделью. V s = 5 мВ. c Частотно-модулированная атомно-силовая микроскопия (FM-AFM) и d Данные FM-AFM с фильтрацией по Лапласу раскрывают детали молекулярной структуры. Кажущееся расстояние C = C 1,0 Å (черный) и N–C 1,8 Å (синий). e Моделирование FM-AFM 7c с использованием нейтрального наконечника. Кажущееся расстояние C = C 1,5 Å (черный), N–C 1,5 Å (синий). f Моделирование FM-AFM с использованием отрицательно заряженного зондового наконечника. Кажущееся расстояние C = C 1,3 Å (черный), NC 1,9 Å (синий). Параметры моделирования см. в разделе Методы. g – n Данные STM постоянной высоты ( g , i , k , m ) при различных смещениях и соответствующие ( h , j , l , n ) моделирования DFT. Белые стрелки указывают на атомы N, ориентированные вдоль оси симметрии диаза-HBC. Масштабные линейки ( a ) 20 Å, ( b – f ) 2 Å, ( g – n ) 5 Å [98]
Рис. 10: (a) Схема измерения СТМ/АСМ для пентагональных водных цепей на Cu(110) с CO-терминальным наконечником. Красные, черные, белые и коричневые сферы показывают атомы O, C, H и Cu соответственно. ( b ) Схематическое изображение боковой проекции водной цепи. Красные (желтые) сферы представляют атомы O горизонтальной (вертикальной) H 2 O. ( c ) Изображение СТМ водных цепей на Cu(110) с CO-терминальным наконечником (смещение образца V = 30 мВ, туннельный ток I = 20 пА). Зигзагообразные цепи имеют терминалы (красные эллипсы). ( d , e ) Изображения СТМ ( V = 30 мВ, I = 20 пА) и АСМ ( V = 0 мВ, амплитуда колебаний A = 2 Å) соответственно водной цепи, включая перегиб и терминал. Атомная структура цепи наложена на d . Высота острия в e была установлена ​​над голой поверхностью при тех же условиях, что и в d . ( f ) Карта Δ f пятиугольной цепи на высоте острия Δ z =−2 Å ( A =1 Å). ( g ) Кривые Δ f ( Δz ), записанные над маркерами в f . ( h ) Карта силы цепи при Δ z =−1,95 Å после вычитания силы для голой поверхности F Cu . ( i ) Кривые силы над маркерами в f после вычитания F Cu (Δ z ). Масштабные линейки: 50 Å ( c ); 10 Å ( d , e ); 3 Å ( f , h ). [97]

Ссылки

  1. ^ Симпсон, Джон А. (1941). «Сканирующее устройство для построения эквипотенциальных линий». Обзор научных приборов . 12 (1): 37. Bibcode : 1941RScI...12...37S. doi : 10.1063/1.1769778.
  2. ^ Боудлер, Г. В. (1948). «Измерение пикового напряжения на частоте 600 МГц с помощью модифицированной схемы зонда». Журнал Института инженеров-электриков — Часть I: Общие сведения . 95 (87): 133–134. doi :10.1049/ji-1.1948.0064.
  3. ^ Мюллер, Эрвин В. (1 сентября 1937). «Электронномикроскопические беобахтунген фон Фельдкатоден». Zeitschrift für Physik (на немецком языке). 106 (9–10): 541–550. Бибкод : 1937ZPhy..106..541M. дои : 10.1007/BF01339895. S2CID  120836411.
  4. ^ ab Binnig, G.; Rohrer, H.; Gerber, Ch.; Weibel, E. (1982-07-05). "Исследования поверхности с помощью сканирующей туннельной микроскопии". Physical Review Letters . 49 (1): 57–61. Bibcode : 1982PhRvL..49...57B. doi : 10.1103/PhysRevLett.49.57 .
  5. ^ ab Binnig, G; Quate, C. F; Gerber, Ch (1986). "Атомно-силовой микроскоп". Physical Review Letters . 56 (9): 930–933. Bibcode : 1986PhRvL..56..930B. doi : 10.1103/PhysRevLett.56.930 . PMID  10033323.
  6. ^ Симэнь, Хонгюй; Рассел, Филлип Э. (1992-07-01). «Микроизготовление игл АСМ с использованием методов сфокусированных ионов и электронных пучков». Ультрамикроскопия . 42–44: 1526–1532. doi :10.1016/0304-3991(92)90477-2.
  7. ^ Альбрехт, Т. Р.; Акамине, С.; Карвер, Т. Э.; Куэйт, К. Ф. (1990). «Микроизготовление кантилеверных щупов для атомно-силового микроскопа». Журнал «Вакуумная наука и технология» A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (4): 3386–3396. Bibcode : 1990JVSTA...8.3386A. doi : 10.1116/1.576520.
  8. ^ Ibe, J. P; Bey, P. P; Brandow, S. L; Brizzolara, R. A; Burnham, N. A; Dilella, D. P; Lee, K. P; Marrian, CR K; Colton, R. J (1990). «Об электрохимическом травлении игл для сканирующей туннельной микроскопии». Журнал вакуумной науки и технологии A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (4): 3570–3575. Bibcode : 1990JVSTA...8.3570I. doi : 10.1116/1.576509.
  9. ^ аб Эквалл, Ингер; Вальстрем, Эрик; Классон, Дэн; Олин, Хокан; Олссон, Ева (1999). «Приготовление и характеристика электрохимически травленных W-наконечников для СТМ». Измерительная наука и технология . 10 (1): 11. Бибкод : 1999MeScT..10...11E. дои : 10.1088/0957-0233/10/1/006. S2CID  250840231.
  10. ^ abc Мюллер, А.-Д; Мюллер, Ф; Хитшольд, М; Демминг, Ф; Йерш, Дж; Дикманн, К (1999). «Характеристика электрохимически протравленных вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии». Обзор научных инструментов . 70 (10): 3970–3972. Bibcode : 1999RScI...70.3970M. doi : 10.1063/1.1150022.
  11. ^ ab Ju, Bing-Feng; Chen, Yuan-Liu; Ge, Yaozheng (2011). «Искусство электрохимического травления для подготовки вольфрамовых зондов с контролируемым профилем наконечника и характеристическими параметрами». Review of Scientific Instruments . 82 (1): 013707–013707–8. Bibcode : 2011RScI...82a3707J. doi : 10.1063/1.3529880. PMID  21280837.
  12. ^ ab Chang, Wei-Tse; Hwang, Ing-Shouh; Chang, Mu-Tung; Lin, Chung-Yueh; Hsu, Wei-Hao; Hou, Jin-Long (2012). "Метод электрохимического травления вольфрамовых наконечников с контролируемыми профилями". Review of Scientific Instruments . 83 (8): 083704–083704–6. Bibcode : 2012RScI...83h3704C. doi : 10.1063/1.4745394. PMID  22938300.
  13. ^ Хан, Яссер; Аль-Фалих, Хишам; Чжан, Япин; Нг, Тиен Кхи; Уи, Бун С. (июнь 2012 г.). «Двухшаговое контролируемое электрохимическое травление вольфрамовых сканирующих зондовых микроскопических наконечников». Обзор научных инструментов . 83 (6): 063708–063708–8. Bibcode : 2012RScI...83f3708K. doi : 10.1063/1.4730045 . hdl : 10754/312975 . PMID  22755635.
  14. ^ ab Bani Milhim, Alaeddin; Ben Mrad, Ridha (2014). "Техника электрохимического травления: конические длинные острые вольфрамовые наконечники для наноприложений". Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 32 (3): 031806. doi :10.1116/1.4873700.
  15. ^ Валенсия, Виктор А.; Такер, Авеш А.; Деруэн, Джонатан; Валенсия, Дамиан Н.; Фарбер, Рэйчел Г.; Гебель, Дана А.; Киллелеа, Дэниел Р. (2015). «Подготовка зондов сканирующей туннельной микроскопии с использованием травления импульсным переменным током». Журнал вакуумной науки и технологии A: Вакуум, поверхности и пленки . 33 (2): 023001. Bibcode : 2015JVSTA..33b3001V. doi : 10.1116/1.4904347 .
  16. ^ abc Schoelz, James K; Xu, Peng; Barber, Steven D; Qi, Dejun; Ackerman, Matthew L; Basnet, Gobind; Cook, Cameron T; Thibado, Paul M (2012). "Высокопроцентный успешный метод подготовки и предварительной оценки вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии с атомным разрешением". Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 30 (3): 033201. arXiv : 1502.01641 . Bibcode :2012JVSTB..30c3201S. doi :10.1116/1.3701977. S2CID  119286180.
  17. ^ abcdef Дай, Хунцзе; Хафнер, Джейсон Х.; Ринзлер, Эндрю Г.; Колберт, Дэниел Т.; Смолли, Ричард Э. (ноябрь 1996 г.). «Нанотрубки как нанозонды в сканирующей зондовой микроскопии». Nature . 384 (6605): 147–50. Bibcode :1996Natur.384..147D. doi :10.1038/384147a0. S2CID  4328402.
  18. ^ Ли, Цзюнь; Касселл, Алан М.; Дай, Хунцзе (1999-08-01). «Углеродные нанотрубки как зонды АСМ: измерение молекул ДНК на границе раздела жидкость/твердое тело». Анализ поверхности и интерфейса . 28 (1): 8–11. doi :10.1002/(sici)1096-9918(199908)28:1<8::aid-sia610>3.0.co;2-4.
  19. ^ abcde Ли, Джэ Соль; Сон, Чонги; Ким, Сонг О; Ким, Сокбом; Ли, Уджу; Джекман, Джошуа А.; Ким, Дончхоль; Чо, Нам-Джун; Ли, Чонгчоль (2016-05-20). "Многофункциональные гидрогелевые нанозонды для атомно-силовой микроскопии". Nature Communications . 7 : 11566. Bibcode :2016NatCo...711566L. doi :10.1038/ncomms11566. PMC 4876479 . PMID  27199165. 
  20. ^ ab Houzé, F; Meyer, R; Schneegans, O; Boyer, L (1996). «Визуализация локальных электрических свойств металлических поверхностей с помощью атомно-силовой микроскопии с проводящими зондами». Applied Physics Letters . 69 (13): 1975–1977. Bibcode : 1996ApPhL..69.1975H. doi : 10.1063/1.117179.
  21. ^ ab Kaiser, Uwe; Schwarz, Alexander; Wiesendanger, Roland (март 2007 г.). «Магнитная обменная силовая микроскопия с атомным разрешением». Nature . 446 (7135): 522–5. Bibcode :2007Natur.446..522K. doi :10.1038/nature05617. PMID  17392782. S2CID  4370906.
  22. ^ abcd Грей, Роберт К.; Фишман, Виктор А.; Бард, Аллен Дж. (май 1977 г.). «Простая ячейка для образцов для исследования твердых тел и жидкостей методом фотоакустической спектроскопии». Аналитическая химия . 49 (6): 697–700. doi :10.1021/ac50014a009.
  23. ^ abc Inouye, Yasushi; Kawata, Satoshi (1994). "Оптический сканирующий микроскоп ближнего поля с металлическим зондовым наконечником". Optics Letters . 19 (3): 159. Bibcode : 1994OptL...19..159I. doi : 10.1364/OL.19.000159. PMID  19829577.
  24. ^ ab Müller, M (2002). «Наука, медицина и будущее: микродиализ». BMJ . 324 (7337): 588–91. doi :10.1136/bmj.324.7337.588. PMC 1122512 . PMID  11884326. 
  25. ^ abcd Фрисби, К. Дэниел; Розняй, Лоуренс Ф.; Ной, Александр; Райтон, Марк С.; Либер, Чарльз М. (1994-09-30). "Визуализация функциональных групп с помощью химической силовой микроскопии". Science . 265 (5181): 2071–4. Bibcode :1994Sci...265.2071F. doi :10.1126/science.265.5181.2071. PMID  17811409. S2CID  1192124.
  26. ^ ab Wolf, E. L (2011). "Введение". Принципы электронной туннельной спектроскопии. Второе издание . С. 1–22. doi :10.1093/acprof:oso/9780199589494.003.0001. ISBN 9780199589494.
  27. ^ Аткинс, П. (2006). Физическая химия Аткина . Нью-Йорк. С. 77.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  28. ^ Раджасекаран, Прадип Рамия; Чжоу, Чуаньхун; Дасари, Маллика; Восс, Кей-Оббе; Траутманн, Кристина; Кохли, Пунит (2017-06-01). "Редактор полимерной литографии: редактирование литографических ошибок с помощью нанопористых полимерных зондов". Science Advances . 3 (6): e1602071. Bibcode :2017SciA....3E2071R. doi :10.1126/sciadv.1602071. PMC 5466373 . PMID  28630898. 
  29. ^ ab Allen, S; Davies, J; Dawkes, AC; Davies, MC; Edwards, JC; Parker, MC; Roberts, CJ; Sefton, J; Tendler, SJB; Williams, PM (1996). «In situ наблюдение связывания стрептавидина-биотина на поверхности лунки иммуноанализа с использованием атомно-силового микроскопа». FEBS Letters . 390 (2): 161–164. doi :10.1016/0014-5793(96)00651-5. PMID  8706850.
  30. ^ abcd Гросс, Лео; Мон, Фабиан; Молл, Николай; Шулер, Бруно; Криадо, Алехандро; Гутиан, Энрике; Пенья, Диего; Гурдон, Андре; Мейер, Герхард (14 сентября 2012 г.). «Дискриминация порядка связей с помощью атомно-силовой микроскопии». Наука . 337 (6100): 1326–9. Бибкод : 2012Sci...337.1326G. дои : 10.1126/science.1225621. PMID  22984067. S2CID  206542919.
  31. ^ Учихаши, Такаюки; Иино, Рёта; Андо, Тосио; Нодзи, Хироюки (5 августа 2011 г.). «Высокоскоростная атомно-силовая микроскопия выявила ротационный катализ безроторной F1-АТФазы». Наука . 333 (6043): 755–8. Бибкод : 2011Sci...333..755U. дои : 10.1126/science.1205510. hdl : 2297/28580 . PMID  21817054. S2CID  21492596.
  32. ^ abcdef Гросс, Лео; Мон, Фабиан; Молл, Николай; Лильерот, Питер; Мейер, Герхард (28.08.2009). «Химическая структура молекулы, определенная с помощью атомно-силовой микроскопии». Science . 325 (5944): 1110–4. Bibcode :2009Sci...325.1110G. doi :10.1126/science.1176210. PMID  19713523. S2CID  9346745.
  33. ^ Вендель, М.; Лоренц, Х.; Коттхаус, Дж. П. (18 декабря 1995 г.). «Заостренные электронно-лучевые напыленные наконечники для литографии и визуализации с использованием атомно-силового микроскопа высокого разрешения». Applied Physics Letters . 67 (25): 3732–3734. Bibcode : 1995ApPhL..67.3732W. doi : 10.1063/1.115365.
  34. ^ Нидерманн, П.; Хэнни, В.; Морель, Д.; Перре, А.; Скиннер, Н.; Индермюле, П.-Ф.; Недоступно, Н.-Ф. де Рой (1998). "CVD алмазные зонды для нанотехнологий" (PDF) . Прикладная физика A: Материаловедение и обработка . 66 (7): S31–S34. Bibcode : 1998ApPhA..66S..31N. doi : 10.1007/s003390051094. S2CID  97572443.
  35. ^ ab Nguyen, Cattien V.; Chao, Kuo-Jen; Stevens, Ramsey MD; Delzeit, Lance; Cassell, Alan; Han, Jie; Meyyappan, M. (2001). "Зонды с наконечниками из углеродных нанотрубок: стабильность и латеральное разрешение в сканирующей зондовой микроскопии и применение в науке о поверхности полупроводников". Nanotechnology . 12 (3): 363. Bibcode :2001Nanot..12..363N. doi :10.1088/0957-4484/12/3/326. hdl : 2060/20010091009 . S2CID  46936386.
  36. ^ ab Tersoff, J.; Hamann, DR (1983-06-20). "Теория и применение сканирующего туннельного микроскопа". Physical Review Letters . 50 (25): 1998–2001. Bibcode :1983PhRvL..50.1998T. doi : 10.1103/PhysRevLett.50.1998 .
  37. ^ Мюллер, Даниэль Дж.; Дюфрен, Ив Ф. (май 2008 г.). «Атомно-силовая микроскопия как многофункциональный молекулярный инструментарий в нанобиотехнологии». Nature Nanotechnology . 3 (5): 261–9. Bibcode : 2008NatNa...3..261M. doi : 10.1038/nnano.2008.100. PMID  18654521.
  38. ^ Barattin, Régis; Voyer, Normand (2008). «Химические модификации зондов АСМ для изучения событий молекулярного распознавания». Chemical Communications (13): 1513–32. doi :10.1039/B614328H. PMID  18354789.
  39. ^ Горбунов, А. А.; Вольф, Б.; Эдельманн, Дж. (1993). «Использование серебряных наконечников в сканирующей туннельной микроскопии». Review of Scientific Instruments . 64 (8): 2393–2394. Bibcode : 1993RScI...64.2393G. doi : 10.1063/1.1143892.
  40. ^ abcd Garnaes, J; Kragh, F; Mo/Rch, K. A; Thölén, A. R (1990). «Просвечивающая электронная микроскопия сканирующих туннельных наконечников». Журнал вакуумной науки и технологии A: Вакуум, поверхности и пленки . 8 (1): 441–444. Bibcode : 1990JVSTA...8..441G. doi : 10.1116/1.576417.
  41. ^ ab Mate, C. Mathew; McClelland, Gary M.; Erlandsson, Ragnar; Chiang, Shirley (1987-10-26). «Трение в атомном масштабе вольфрамового наконечника о графитовую поверхность». Physical Review Letters . 59 (17): 1942–1945. Bibcode :1987PhRvL..59.1942M. doi :10.1103/PhysRevLett.59.1942. PMID  10035374.
  42. ^ ab Liu, Hsue Yang.; Fan, Fu Ren F.; Lin, Charles W.; Bard, Allen J. (июнь 1986 г.). «Сканирующий электрохимический и туннельный ультрамикроэлектродный микроскоп для высокоразрешающего исследования поверхностей электродов в растворе». Журнал Американского химического общества . 108 (13): 3838–3839. doi :10.1021/ja00273a054.
  43. ^ Лазарев, Александр; Фан, Николас; Ло, Ци; Чжан, Сян (2003). «Формирование тонких сканирующих оптических микроскопических игл ближнего поля. Часть II. Вытягиванием и изгибом с помощью лазерного нагрева». Обзор научных инструментов . 74 (8): 3684–3688. Bibcode : 2003RScI...74.3684L. doi : 10.1063/1.1589584.
  44. ^ Essaidi, N.; Chen, Y.; Kottler, V.; Cambril, E.; Mayeux, C.; Ronarch, N.; Vieu, C. (1998-02-01). «Изготовление и характеристика оптоволоконных нанозондов для сканирующей ближнепольной оптической микроскопии». Applied Optics . 37 (4): 609–615. Bibcode : 1998ApOpt..37..609E. doi : 10.1364/AO.37.000609. PMID  18268630.
  45. ^ abcde Gobind, Basnet (2013). Изготовление вольфрамовых наконечников, пригодных для сканирующей зондовой микроскопии, методами электрохимического травления (диссертация). Университет Арканзаса, Фейетвилл.
  46. ^ Cheung, Chin Li; Hafner, Jason H.; Lieber, Charles M. (2000-04-11). "Наконечники атомно-силовой микроскопии углеродных нанотрубок: Прямой рост методом химического осаждения из паровой фазы и применение для получения изображений с высоким разрешением". Труды Национальной академии наук . 97 (8): 3809–13. Bibcode : 2000PNAS...97.3809C. doi : 10.1073/pnas.050498597 . PMC 18098. PMID  10737761. 
  47. ^ Мартинес, Дж.; Юзвинский, Т.Д.; Феннимор, А.М.; Зеттл, А.; Гарсия, Р.; Бустаманте, К. (2005). «Управление длиной и заточка кончиков углеродных нанотрубок атомно-силового микроскопа с помощью электронного пучка» (PDF) . Нанотехнология . 16 (11): 2493. Bibcode :2005Nanot..16.2493M. doi :10.1088/0957-4484/16/11/004. S2CID  169215.
  48. ^ Люсье, Энн-Софи; Мортенсен, Хенрик; Сан, Ян; Грюттер, Питер (19.12.2005). «Определение атомной структуры вольфрамовых наконечников сканирующей зондовой микроскопии методом полевой ионной микроскопии». Physical Review B. 72 ( 23): 235420. Bibcode : 2005PhRvB..72w5420L. doi : 10.1103/PhysRevB.72.235420.
  49. ^ Meister, A; Liley, M; Brugger, J; Pugin, R; Heinzelmann, H (2004). «Нанодиспенсер для осаждения аттолитрового объема с использованием зондов атомно-силовой микроскопии, модифицированных методом измельчения сфокусированным ионным пучком» (PDF) . Applied Physics Letters . 85 (25): 6260–6262. Bibcode :2004ApPhL..85.6260M. doi :10.1063/1.1842352.
  50. ^ abcd Чжан, Р. (1996). «Подготовка острых поликристаллических вольфрамовых игл для получения изображений с помощью сканирующей туннельной микроскопии». Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (1): 1–10. Bibcode : 1996JVSTB..14....1Z. doi : 10.1116/1.589029.
  51. ^ Ли, Чанву; Ким, Сон Тэ; Чон, Бён Гын; Юн, Сок Джун; Сон, Ён Джэ; Ли, Ён Хи; Пак, Ду Джэ; Чон, Мун Сок (13.01.2017). "Tip-Enhanced Raman Scattering Imaging двумерного дисульфида вольфрама с оптимизированным процессом изготовления наконечника". Scientific Reports . 7 : 40810. Bibcode :2017NatSR...740810L. doi :10.1038/srep40810. PMC 5234014 . PMID  28084466. 
  52. ^ Ким, Минджунг; Челиковский, Джеймс Р. (2015). «Функционализация иглы CO в атомно-силовой микроскопии с субатомным разрешением». Applied Physics Letters . 107 (16): 163109. Bibcode : 2015ApPhL.107p3109K. doi : 10.1063/1.4934273.
  53. ^ Аб Чжан, Цзюнь; Чен, Пэнчэн; Юань, Бинкай; Цзи, Вэй; Ченг, Чжихай; Цю, Сяохуэй (01 ноября 2013 г.). «Идентификация межмолекулярных связей в реальном пространстве с помощью атомно-силовой микроскопии». Наука . 342 (6158): 611–614. Бибкод : 2013Sci...342..611Z. дои : 10.1126/science.1242603 . PMID  24072819. S2CID  42302237.
  54. ^ Кулиш, В.; Аккерманн, Л.; Собиш, Б. (1996). «О механизмах зародышеобразования алмаза, усиленного смещением». Physica Status Solidi A. 154 ( 1): 155–174. Bibcode : 1996PSSAR.154..155K. doi : 10.1002/pssa.2211540113.
  55. ^ Германн, Г. Дж.; Макклелланд, Г. М.; Мицуда, И.; Бак, М.; Секи, Х. (1992). «Алмазные силовые наконечники микроскопа, изготовленные методом химического осаждения из паровой фазы». Обзор научных инструментов . 63 (9): 4053–4055. Bibcode : 1992RScI...63.4053G. doi : 10.1063/1.1143265.
  56. ^ Калафиоре, Джузеппе; Кошелев, Александр; Дарлингтон, Томас П.; Борис, Николас Дж.; Мелли, Мауро; Поляков, Александр; Кантарелла, Джузеппе; Аллен, Фрэнсис И.; Лам, Пол (2017-05-10). "Зонды ближнего поля Campanile, изготовленные методом наноимпринтной литографии на грани оптического волокна". Scientific Reports . 7 (1): 1651. Bibcode :2017NatSR...7.1651C. doi :10.1038/s41598-017-01871-5. PMC 5431761 . PMID  28490793. 
  57. ^ Нгуен, Каттиен В.; Йе, Ци; Мейяппан, М. (2005). «Наконечники из углеродных нанотрубок для сканирующей зондовой микроскопии: изготовление и нанометрология с высоким соотношением сторон». Measurement Science and Technology . 16 (11): 2138. doi :10.1088/0957-0233/16/11/003. S2CID  121141040.
  58. ^ abcd Мендес, Дж.; Луна, М.; Баро, А.М. (1992). «Подготовка игл STM W и их характеристика с помощью FEM, TEM и SEM». Surface Science . 266 (1–3): 294–298. Bibcode :1992SurSc.266..294M. doi :10.1016/0039-6028(92)91036-B.
  59. ^ Метод очистки наконечников зондов карт и устройство для реализации метода, 1996-04-03 , получено 2018-05-15
  60. ^ Фраммельсбергер, Вернер; Бенштеттер, Гюнтер; Кили, Джанис; Стэмп, Ричард (2007). «Определение толщины тонких и ультратонких пленок SiO 2 на основе C-AFM с использованием зондовых наконечников с различным проводящим покрытием». Applied Surface Science . 253 (7): 3615–3626. Bibcode :2007ApSS..253.3615F. doi :10.1016/j.apsusc.2006.07.070.
  61. ^ Дай, Гаолян; Поленц, Франк; Данцебринк, Ганс-Ульрих; Сюй, Мин; Хаше, Клаус; Вилькенинг, Гюнтер (2004). «Метрологический сканирующий зондовый микроскоп большого диапазона». Обзор научных инструментов . 75 (4): 962–969. Bibcode : 2004RScI...75..962D. doi : 10.1063/1.1651638.
  62. ^ ab Meyer, JA; Stranick, SJ; Wang, JB; Weiss, PS (1992-07-01). "Токово-вольтные кривые полевой эмиссии как диагностический инструмент для зондов сканирующего туннельного микроскопа" (PDF) . Ультрамикроскопия . 42–44: 1538–1541. doi :10.1016/0304-3991(92)90479-4. Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2018 г.
  63. ^ abc Biegelsen, D. K; Ponce, F. A; Tramontana, J. C; Koch, S. M (1987). «Ионно-фрезерованные наконечники для сканирующей туннельной микроскопии». Applied Physics Letters . 50 (11): 696–698. Bibcode :1987ApPhL..50..696B. doi :10.1063/1.98070.
  64. ^ Лисовски, В; Ван Ден Берг, AH J; Кип, Г.А.М; Ханекамп, LJ (1991). «Характеристика вольфрамовых наконечников для СТМ с помощью SEM/AES/XPS» (PDF) . Журнал аналитической химии Фрезениуса . 341 (3–4): 196–199. дои : 10.1007/BF00321548. S2CID  30174156.
  65. ^ De Heer, W. A; Ch Telain, A; Ugarte, D (1995). "Автоэмиссионный источник электронов на основе углеродной нанотрубки". Science . 270 (5239): 1179–1180. Bibcode :1995Sci...270.1179D. doi :10.1126/science.270.5239.1179. S2CID  179090084.
  66. ^ ab Hutter, Jeffrey L; Bechhoefer, John (1993). «Калибровка наконечников атомно-силового микроскопа». Review of Scientific Instruments . 64 (7): 1868–1873. Bibcode : 1993RScI...64.1868H. doi : 10.1063/1.1143970.
  67. ^ Fasth, JE; Loberg, B; Nordén, H (1967). «Подготовка образцов вольфрама, не содержащих загрязнений, для полевого ионного микроскопа». Journal of Scientific Instruments . 44 (12): 1044–1045. doi :10.1088/0950-7671/44/12/428.
  68. ^ Cricenti, A; Paparazzo, E; Scarselli, M. A; Moretto, L; Selci, S (1994). «Подготовка и характеристика вольфрамовых наконечников для сканирующей туннельной микроскопии». Review of Scientific Instruments . 65 (5): 1558–1560. Bibcode : 1994RScI...65.1558C. doi : 10.1063/1.1144891.
  69. ^ Колтон, Р. Дж.; Бейкер, С. М.; Балдешвилер, Дж. Д.; Кайзер, В. Дж. (1987). «Безоксидный наконечник для сканирующей туннельной микроскопии» (PDF) . Applied Physics Letters . 51 (5): 305–307. Bibcode : 1987ApPhL..51..305C. doi : 10.1063/1.98451.
  70. ^ ab Хакер, Б.; Хиллебранд, А.; Хартманн, Т.; Гукенбергер, Р. (1992-07-01). «Подготовка и характеристика наконечников для сканирующей туннельной микроскопии биологических образцов». Ультрамикроскопия . 42–44: 1514–1518. doi :10.1016/0304-3991(92)90475-Y.
  71. ^ ab Шварц, У. Д.; Хефке, Х.; Рейманн, П.; Гюнтеродт, Х.-Й (1994). «Артефакты наконечника в сканирующей силовой микроскопии». Журнал микроскопии . 173 (3): 183–197. doi :10.1111/j.1365-2818.1994.tb03441.x. S2CID  93465874.
  72. ^ ab DeRose, JA; Revel, J.-P. (май 1997 г.). «Исследование наконечников зондов атомной (сканирующей) силовой микроскопии с помощью просвечивающего электронного микроскопа». Микроскопия и микроанализ . 3 (3): 203–213. Bibcode :1997MiMic...3..203D. doi :10.1017/S143192769797015X. ISSN  1435-8115. S2CID  137851516.
  73. ^ ab Feenstra, Randall M (1994). "Сканирующая туннельная спектроскопия". Surface Science . 299–300: 965–979. Bibcode :1994SurSc.299..965F. doi :10.1016/0039-6028(94)90710-2.
  74. ^ Feenstra, RM; Stroscio, Joseph A; Fein, AP (1987). "Туннельная спектроскопия поверхности Si(111)2 × 1". Surface Science . 181 (1–2): 295–306. Bibcode :1987SurSc.181..295F. doi :10.1016/0039-6028(87)90170-1.
  75. ^ ab Chang, Chuan C (1971). "Оже-электронная спектроскопия". Surface Science . 25 (1): 53–79. Bibcode :1971SurSc..25...53C. doi :10.1016/0039-6028(71)90210-X.
  76. ^ Донгмо, Сэмюэл; Вилларрубиа, Джон С.; Джонс, Сэмюэл Н.; Ренегар, Томас Б.; Постек, Майкл Т.; Сонг, Цзюнь-Фэн (1998-03-01). "Характеристика наконечника для метрологии ширины сканирующего зондового микроскопа". NIST .
  77. ^ Hierlemann, Andreas; K. Campbell, J; Baker, Lane; M. Crooks, R; Ricco, Antonio (1998-06-01). "Структурное искажение дендримеров на золотых поверхностях: исследование АСМ в полуконтактном режиме". Журнал Американского химического общества . 120 (21): 5323–5324. doi :10.1021/ja974283f.
  78. ^ VAN CLEEF, M.; HOLT, SA; WATSON, GS; MYHRA, S. (январь 1996 г.). «Полистироловые сферы на слюдяных подложках: калибровка АСМ, параметры наконечника и артефакты сканирования». Журнал микроскопии . 181 (1): 2–9. doi :10.1046/j.1365-2818.1996.74351.x. S2CID  96004404.
  79. ^ Тодд, Брайан А.; Эппелл, Стивен Дж. (2001). «Метод улучшения количественного анализа изображений SFM в наномасштабе». Surface Science . 491 (3): 473–483. Bibcode :2001SurSc.491..473T. doi :10.1016/S0039-6028(01)01313-9.
  80. ^ Диксон, Рональд Г.; Кенинг, Райнер Г.; Цай, Винсент В.; Фу, Джозеф; Форбургер, Теодор В. (1999). «Размерная метрология с калиброванным атомно-силовым микроскопом NIST». В Singh, Bhanwar (ред.). Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIII . Vol. 3677. p. 20. doi :10.1117/12.350822. S2CID  136723937.
  81. ^ Донгмо, Сэмюэл (1996-03-01). "Метод слепого восстановления изображений сканирующего туннелирования и атомно-силовой микроскопии". Журнал вакуумной науки и технологии B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1552. Bibcode : 1996JVSTB..14.1552D. doi : 10.1116/1.589137.
  82. ^ Вилларрубия, Дж. С. (1996). «Характеристика сканирующего зондового микроскопа без калиброванных характеризаторов острия». Журнал вакуумной науки и технологии B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1518–1521. Bibcode : 1996JVSTB..14.1518V. doi : 10.1116/1.589130.
  83. ^ Уильямс, П. М. (1996). «Слепая реконструкция данных изображения сканирующего зонда». Журнал вакуумной науки и технологии B: Микроэлектроника и нанометровые структуры . 14 (2): 1557–1562. Bibcode : 1996JVSTB..14.1557W. doi : 10.1116/1.589138.
  84. ^ Villarrubia, JS (июль 1997 г.). «Алгоритмы для моделирования изображений сканирующего зондового микроскопа, реконструкции поверхности и оценки наконечника». Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 102 (4): 425–454. doi :10.6028/jres.102.030. PMC 4882144. PMID  27805154 . 
  85. ^ Ю, Мин-Фэн; Лурье, Олег; Дайер, Марк Дж.; Молони, Катерина; Келли, Томас Ф.; Руофф, Родни С. (2000-01-28). «Прочность и механизм разрушения многослойных углеродных нанотрубок под растягивающей нагрузкой». Science . 287 (5453): 637–640. Bibcode :2000Sci...287..637Y. doi :10.1126/science.287.5453.637. PMID  10649994.
  86. ^ Хафнер, Джейсон Х.; Чунг, Чин Ли; Либер, Чарльз М. (апрель 1999 г.). «Рост нанотрубок для зондовых микроскопических наконечников» (PDF) . Nature . 398 (6730): 761–762. Bibcode : 1999Natur.398..761H. doi : 10.1038/19658. S2CID  4425038.
  87. ^ Вонг, Станислаус С.; Харпер, Джеймс Д.; Лэнсбери, Питер Т.; Либер, Чарльз М. (январь 1998 г.). «Наконечники из углеродных нанотрубок: зонды высокого разрешения для визуализации биологических систем». Журнал Американского химического общества . 120 (3): 603–604. doi :10.1021/ja9737735.
  88. ^ ab Wong, Stanislaus S.; Woolley, Adam T.; Joselevich, Ernesto; Cheung, Chin Li; Lieber, Charles M. (август 1998 г.). «Ковалентно-функционализированные однослойные углеродные нанотрубки зондов для химической силовой микроскопии». Журнал Американского химического общества . 120 (33): 8557–8. doi :10.1021/ja9817803.
  89. ^ Ван, Чжиган; Чжоу, Чуньцин; Ван, Чэнь; Ван, Лицзюнь; Фан, Сяохун; Бай, Чуньли (октябрь 2003 г.). «Исследование агрегации бета-амилоида на графите с помощью АСМ и СТМ». Ультрамикроскопия . 97 (1–4): 73–79. doi :10.1016/S0304-3991(03)00031-7. PMID  12801659.
  90. ^ Уилсон, Нил Р.; Макферсон, Джули В. (2009-07-13). «Наконечники углеродных нанотрубок для атомно-силовой микроскопии». Nature Nanotechnology . 4 (8): 483–491. Bibcode : 2009NatNa...4..483W. doi : 10.1038/nnano.2009.154. PMID  19662008.
  91. ^ Patel, N.; Davies, MC; Heaton, RJ; Roberts, CJ; Tendler, SJB; Williams, PM (1998-03-01). "Исследование физисорбции и хемосорбции белковых молекул на самоорганизующихся монослоях с карбоксилатным окончанием с помощью сканирующей зондовой микроскопии". Applied Physics A . 66 (1): S569–S574. doi :10.1007/s003390051203. S2CID  95572322.
  92. ^ Ной, Александр; Фрисби, К. Дэниел; Розняй, Лоуренс Ф.; Райтон, Марк С.; Либер, Чарльз М. (август 1995 г.). «Химическая силовая микроскопия: использование химически модифицированных наконечников для количественной оценки адгезии, трения и распределения функциональных групп в молекулярных сборках». Журнал Американского химического общества . 117 (30): 7943–7951. doi :10.1021/ja00135a012.
  93. ^ Frisbie, CD; Rozsnyai, LF; Noy, A.; Wrighton, MS; Lieber, CM (1994-09-30). "Визуализация функциональных групп с помощью химической силовой микроскопии". Science . 265 (5181): 2071–2074. Bibcode :1994Sci...265.2071F. doi :10.1126/science.265.5181.2071. PMID  17811409. S2CID  1192124.
  94. ^ Либер, Чарльз М.; Вонг, Станислаус С.; Йоселевич, Эрнесто; Вулли, Адам Т.; Чунг, Чин Ли (1998-07-02). «Ковалентно функционализированные нанотрубки как нанометровые зонды в химии и биологии» (PDF) . Nature . 394 (6688): 52–55. Bibcode : 1998Natur.394...52W. doi : 10.1038/27873. PMID  9665127. S2CID  4353198.
  95. ^ Howard, AJ; Rye, RR; Houston, JE (1996-02-15). «Наномеханическая основа для визуализации мягких материалов с помощью атомно-силовой микроскопии в режиме касания». Журнал прикладной физики . 79 (4): 1885–1890. Bibcode : 1996JAP....79.1885H. doi : 10.1063/1.361090.
  96. ^ Dogruel, David.; Williams, Peter.; Nelson, Randall W. (декабрь 1995 г.). «Быстрое триптическое картирование с использованием ферментативно активных зондов масс-спектрометра». Аналитическая химия . 67 (23): 4343–4348. doi :10.1021/ac00119a022. PMID  8633777.
  97. ^ ab Сиотари, Акитоси; Сугимото, Ёсиаки (2017-02-03). "Сверхвысокоразрешающая визуализация водных сетей с помощью атомно-силовой микроскопии". Nature Communications . 8 : 14313. Bibcode : 2017NatCo...814313S. doi : 10.1038/ncomms14313. PMC 5296746. PMID  28155856 . 
  98. ^ ab Wang, Xiao-Ye; Richter, Marcus; He, Yuanqin; Björk, Jonas; Riss, Alexander; Rajesh, Raju; Garnica, Manuela; Hennersdorf, Felix; Weigand, Jan J; Narita, Akimitsu; Berger, Reinhard; Feng, Xinliang; Auwärter, Willi; Barth, Johannes V; Palma, Carlos-Andres; Müllen, Klaus (2017). "Исследование внедренных в пиразин антиароматических полициклических углеводородов, полученных гомосочетанием азометин-илида в растворе и на поверхности". Nature Communications . 8 (1): 1948. Bibcode : 2017NatCo...8.1948W. doi : 10.1038/s41467-017-01934-1. PMC 5717246. PMID  29208962 .