استفاده از روش ميکروسکوپي امپدانس روبشي در مطالعه نانوساختارها (بخش اول)
استفاده از روش ميکروسکوپي امپدانس روبشي در مطالعه نانوساختارها (بخش اول)
ميکروسکوپ امپدانس روبشي تلفيقي از ميکروسکوپ پروبي روبشي با پروب رسانا و طيفسنج امپدانس است. در ميکروسکوپ پروبي روبشي، پروب بهصورت نانومتري به سطح نمونه نزديک و تصاوير توپوگرافي و سه بعدي با قدرت تفکيک اتمي از سطح نمونه تهيه ميشود. بهطور معمول در ميکروسکوپهاي پروبي روبشي زمانيکه نياز به ايجاد اختلاف پتانسيل بين سطح نمونه و پروب باشد، از جريان و ولتاژ مستقيم (dc) استفاده ميشود اما در ميکروسکوپ امپدانس روبشي به علت محاسبه امپدانس، از جريان متناوب (ac) استفاده ميشود. به بيان دقيقتر، ميکروسکوپ امپدانس روبشي، روشي براساس ميکروسکوپي پروبي روبشي براي تهيه تصوير کمّي از خواص جريان متناوب است.
یکی از قابلیتهای ارزشمند میکروسکوپی تونلزنی روبشی، اندازهگیری هدایت تک مولکول است. براي این منظور لازم است يک اتصال مولکولي بین الکترود (سوزن STM از جنس طلا) و مولکولی که دارای گروه عاملی مناسبی برای ایجاد اتصال است (مانند گروههای تیولی) بهوجود آمده و سپس هدایت در يک محيط کنترلشده و با پتانسیل مشخصی اندازهگيري شود. یکی از چالشهای اساسی این روش، ایجاد چنين اتصالهایی بهصورت تکرارپذیر است. پیشرفت روش شکست- اتصال، نقش مهمی را در توسعه رشته الکترونیک مولکولی ایفا خواهد نمود. در این مقاله اصول نظری و عملی اندازهگیری هدایت تک مولکول به روش اتصال– شکست مورد بررسی قرار میگیرد.
این مقاله شامل سرفصل های زیر است:
مقدمه
1- اصول امپدانس
2- اندازهگيريهاي امپدانس موضعي
3- مثالهاي کاربردي در رابطه با ميکروسکوپ امپدانس روبشي
3-1- پيلهاي سوختي
این مقاله شامل سرفصل های زیر است:
مقدمه
1- اصول امپدانس
2- اندازهگيريهاي امپدانس موضعي
3- مثالهاي کاربردي در رابطه با ميکروسکوپ امپدانس روبشي
3-1- پيلهاي سوختي
لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله ابتدا وارد سایت شوید
منابـــع و مراجــــع
۱ - Kalinin, S.V., Bonnell, D.A., "Scanning impedance microscopy of electroactive interfaces", Appl. Phys. Lett. 78(9), 1306-1309, (2001).
۲ - Binnig, G., Rohrer, H."Scanning tunneling microscopy", IBM J. Res. Dev. 30(4), 355-369, (1986).
۳ - Kalinin, S.V., Bonnell, D.A., "Scanning impedance microscopy of an active schottky barrier diode", J. Appl. Phys. 91(2), 832-839, (2002).
۴ - Kranz, C., Friedbacher, G., Mizaikoff, B., Lugstein, A., Smoliner, J., Bertagnolli, E., "Integrating an ultramicroelectrode in an AFM cantilever: Combined technology for enhanced information", Anal. Chem. 73(11), 2491-2500, (2001).
۵ - Fumagalli, L., Ferrari, G., Sampietro, M., Gomila, G., "Quantitative nanoscale dielectric microscopy of single-layer supported biomembranes", Nano Lett. 9(4), 1604-1608, (2009).
۶ - Fumagalli, L., Esteban-Ferrer, D., Cuervo, A., Carrascosa, J.L., Gomila, G., "Label-free identification of single dielectric nanoparticlesviruses with ultraweak polarization forces", Nat. Mater. 11, 808-816, (2012).
۷ - Lee, W., Prinz, F.B., Chen, X., Nonnenmann, S., Bonnell, D.A., O’Hayre, R.P., "Nanoscale impedancecomplex properties in energy-related systems", MRS Bull. 37(7), 659-667, (2012).
۸ - O’Hayre, R.P., Feng, G., W.D. Nix , F.B. Prinz, " Quantitative impedance measurement using atomic force microscopy", J. Appl. Phys. 96, 3540-3549, (2004).
۹ - O’Hayre, R.P., Lee, M., Prinz, F.B, "Ionicelectronic impedance imaging using atomic force microscopy", J. Appl. Phys. 95, 8382-8392, (2004).
۱۰ - Bussian, D.A., O’Dea, J.R., Metiu, H., Buratto, S.K., "Nanoscale current imaging of the conducting channels in proton exchange membrane fuel cells", Nano Lett. 7(2), 227-232, (2007).
۱۱ - Aleksandrova, E., Hiesgen, R., Friedrich, K.A., Roduner, E., "Electrochemical atomic force microscopy study of proton conductivity in a Nafion membrane", Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 2735-2743, (2007).
۱۲ - Aleksandrova, E., Hink, S., Hiesgen, R., Roduner, E., "Spatial distributiondynamics of proton conductivity in fuel cell membranes: potentialations of electrochemical atomic force microscopy measurements", J. Phys. Condens. Matter. 23, 234109, (2011).
۱۳ - Xie, X., Kwon, O., Zhu, D.-M., Nguyen, T.V., Lin, G., "Local probeconduction distribution of proton exchange membranes", J. Phys. Chem. B 111(22), 6134-6140, (2007).
۱۴ - Q.G. He, Kusoglu ,A., Lucas, I.T., K. Clark, A.Z. Weber, R. Kostecki, "Correlating humidity-dependent ionically conductive surface area with transport phenomena in proton-exchange membranes", J. Phys. Chem. B 115(40), 11650-11657, (2011).
۱۵ - Hansen, K.V., Jacobsen, T., Nørgaard, A.M., Ohmer, N., Mogensena, M., "Scanning probe microscopy at 650 °C in air", Electrochem. Solid State Lett. 12(10), B144-B145, (2009).
۱۶ - Wu, Y., Hansen, K.V., Jacobsen, T., Mogensen, M., "Impedance measurements on Au microelectrodes using controlled atmosphere high temperature scanning probe microscope", Solid State Ionics 197(1), 32-36, (2011).
۱۷ - Louie, M.W., Hightower, A., Haile, S.M., "Nanoscale electrodes by conducting atomic force microscopy: Oxygen reduction kinetics at the Pt∣CsHSO4 interface", ACS Nano 4, 2811-2821, (2010).
۱۸ - Vullum, F., Teeters, D., Nytén, A., Thomas, J., "Characterization of lithium nanobatterieslithium battery nanoelectrode arrays that benefit nanostructuremolecular self-assembly", Solid State Ionics 177, 2833-2838, (2006).
۱۹ - Layson, A., Gadad, S., Teeters, D., "Resistance measurements at the nanoscale: scanning probe ac impedance spectroscopy", Electrochim. Acta 48, 2207-2213, (2003).
۲۰ - Lipson, A.L., Ginder, R.S., Hersam, M.C, "Nanoscale in situ characterization of Li-ion battery electrochemistry via scanning ion conductance microscopy", Adv. Mater. 23, 5613-5617, (2011).
۲۱ - Kathan-Galipeau, K., Nanayakkara, S., O’Brian, P.A., Nikiforov, M., Discher, B.M., Bonnell, D.A., "Direct probe of molecular polarization in de novo protein–electrode interfaces", ACS Nano 5, 4835-4842, (2011).
۲۲ - Lee, M., O’Hayre, R., Prinz, F.B., Gur, T.M., "Electrochemical nanopatterning of Ag on solid-state ionic conductor RbAg4I5 using atomic force microscopy", Appl. Phys. Lett. 85, 3552-3554, (2004).
۲۳ - Kruempelmann, J., Balabajew, M., Gellert, M., Roling, B., "Quantitative nanoscopic impedance measurements on silver-ion conducting glasses using atomic force microscopy combined with impedance spectroscopy", Solid State Ionics 198, 16 21, (2011).