#дайджест #статья

В ожидании следующей лекции в нашем ЦЗМ AFM Centre мы приготовили для вас обзор статьи от Пуховой Валентины Михайловны, доцента каф. Фотоники в СПбГЭТУ "ЛЭТИ", PhD.

📌 Pukhova V. Adaptive time-frequency analysis of signals in AFM //IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – IOP Publishing, 2018. – Т. 443. – №. 1. – С. 012026.
📌 Наночастицы, наносистемы и их применение: сенсорика, энергетика, диагностика / А. Н. Алешин, А. О. Белорус, И. А. Врублевский [и др.]; под редакцией В. А. Мошникова, А. И. Максимова; Минобрнауки России, Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" имени В. И. Ульянова (Ленина). – Санкт-Петербург: Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2020

📑 Как известно, атомно-силовая микроскопия (АСМ) предназначена для зондирования поверхности образца и получения информации о его рельефе и электрических свойствах. Помимо этого очевидного применения данный метод также может быть использован для изучения других физических характеристик исследуемого объекта. Взаимодействие кантилевера и поверхности образца является динамическим многочастотным процессом и несет в себе огромный объем информации о его химических и физических свойствах.

🏷 Всю эту информацию можно получить только при правильном описании и анализе поведения кантилевера. Эта задача требует предельной точности, что усложняется вследствие нестационарности исследуемых сигналов.

👉 Стандартный подход для анализа АСМ сигналов за счет Фурье преобразования (ФП) в таких задачах приводит к потере информации о динамике поведения кантилевера в отдельные моменты времени, поэтому необходимо использовать частотно-временной анализ. Наиболее мощным подходом частотно-временного анализа является метод вейвлет-преобразования (ВП).

✏️Отличительной особенностью ФП от ВП является наличие шкалы времени в последней методике. ВП используют масштабированные и сдвинутые во времени вейвлеты имеющие разную форму, выбираемую под конкретный анализируемый сигнал. Дополнительное повышение разрешения по частоте или более высокое отношение сигнал/шум может обеспечить использование подхода чирплет-преобразования с увеличением (ВЧ) или уменьшением (НЧ) частоты материнского чирплета.

✅ Наиболее полное представление о поведении системы кантеливер-образец в частотно-временном пространстве даёт подход совместного использования нескольких последовательно применяемых методов анализа данных.

🧩 Вначале к исследуемому сигналу применяется преобразования Фурье, которое дает диапазон частот для данной системы и общее представление о спектральном составе сигнала. Затем для корректного атрибутирования спектральных составляющих полученного Фурье-спектра к наблюдаемому диапазону частот применяется анализ вейвлет-преобразования. Этот анализ отображает эволюцию каждой спектральной составляющей сигнала во времени, что позволяет регистрировать характерные нелинейности сигнала, подлежащие детальному изучению.

🗣 Однако часто бывает так, что такие участки сигнала имеют плохую видимость из-за того, что они обычно меняют свои свойства за очень короткий промежуток времени. Для улучшения разрешения этих частей сигнала в частотно-временной плоскости полезно использовать анализ, основанный на чирплет-преобразовании.

#дайджест #лекции


🗣 Дорогие друзья, приглашаем вас на новую лекцию в ЦЗМ AFM Centre! В этот раз мы будем говорить о ВРЕМЯ-ЧАСТОТНОМ АНАЛИЗЕ ДАННЫХ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИЛОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ, который поможет вам получить максимум информации о свойствах поверхности образца.


📌 Наш спикер: Пухова Валентина Михайловна, доцент каф.Фотоники в СПбГЭТУ "ЛЭТИ", PhD


📑 На лекции вы узнаете о методах анализа сигналов, используемых в АСМ экспериментах. Лектор расскажет о преобразованиях Фурье, вейвлет и чирплет, объединение которых позволяет получить максимальную информацию о химических и физических свойствах образца.

⚡️ Если вы не знакомы с анализом сигналов, не переживайте, - Валентина Пухова познакомит всех с его основами. А если у вас уже есть опыт в данной области, вы получите ценные практические знания и советы.


🗓 8 июня 17:00
📍 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, аудитория 2222, ЦЗМ AFM Centre


Приходите сами и приглашайте своих друзей и коллег. Ждем вас нашем ЦЗМ AFM Centre!🥰

🗓 Понедельник - это как стартовая прямая перед забегом: трудно начать, но это необходимо для достижения цели.

Поэтому давайте встретим этот день с улыбкой и энергией и отправимся покорять новые вершины!🔥

Желаем вам крутой недели, полной успехов и позитива!
И не забудьте, что в четверг у нас в Центре состоится лекция.
Будем рады видеть вас ❤️

#дайджест #методики

❗️Больше методик! Больше методик! Больше!

Лето наступило уже 6 дней назад🔥
✨Наша команда надеется, что вы прекрасно проводите время, отдыхаете и наслаждаетесь июньским солнышком (не как мы🥲)

🔎Тем временем для более продуктивного отдыха, мы подготовили для вас обзор контактного режима АСМ 😘

💭 Уже из названия следует основной принцип работы таких методов - постоянное взаимодействие зонда с поверхностью образца. И в первую очередь это позволяет получить картину рельефа поверхности.
Помимо данных о рельефе также можно измерять электрические параметры образца (сопротивление растекания, при использовании проводящего зонда), силы трения (латеральный изгиб кантилевера), жёсткость образца, пьезоотклик и др.

🖇 При приближении зонда к поверхности на него начинают действовать силы притяжения Ван-дер-Ваальса - они проявляются на расстоянии порядка десятков ангстрем. Помимо них становится заметным вклад электростатических и капиллярных сил, возникающих из-за адсорбированной влаги на поверхности образца.

Параметр DFL отображает величину взаимодействия зонда с поверхностью и показывает уровень изгиба кантилевера. Его величина прямо пропорциональна силе взаимодействия зонда с поверхность.

✔️ Капиллярное взаимодействие приводит к резкому изменению изгиба кантилевера и проявляется в виде гистерезиса на кривых подвода/отвода зонда.

❌Основным недостатком использования контактного режима АСМ становится именно постоянное взаимодействие зонда с поверхностью образца, поскольку это может привести к повреждению исследуемой поверхности (если образец мягкий, а сила прижима высокая), либо к повреждению зонда или его затуплению (из-за высокого перепада поверхности, высокой скорости измерений, высокой силы прижима).

✅ Преимуществами являются четкость получаемой картины рельефа, а также возможность измерения электрических и других параметров, которые невозможно получить другими методами.


📈 На рисунке представлена схема измерений зависимости «сила – расстояние» при подводе-отводе зонда АСМ-микроскопа от поверхности твердого тела:
а – подвод зонда к поверхности образца;
б – момент контакта зонда с поверхностью;
в, г − движение кантилевера в свободном положении;
д – отрыв кантилевера от поверхности образца;
е – движение кантилевера в контакте с поверхностью;
1 – рабочая точка;
2 – движение в контакте;
3 – наклон, соответствующий жесткости;
4 – скачок при контакте с поверхностью («jump-tocontact»);
5 – нулевая линия;
6 – константа упругости кантилевера;
7 – выход из контакта с поверхностью скачком («jump-of-contact»);
8 – нестабильные положения.


❓Остались вопросы? Ждем их в комментариях👇

#лекции

🔥 СЕГОДНЯ В 17:00 🔥

Напоминаем, что сегодня в нашем ЦЗМ AFM Centre состоится лекция от Пуховой Валентины Михайловны на тему «Время-частотный анализ данных динамической силовой спектроскопии»

Чтобы записаться на очное посещение лекции, пишите @val_elena_ieva. Для онлайн-гостей мы вышлем ссылку для подключения.

📌 ССЫЛКА НА ОНЛАЙН-ТРАНСЛЯЦИЮ БУДЕТ ДОСТУПНА В 16:50 НА НАШЕМ КАНАЛЕ

🗓 8 июня 17:00
📍 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, аудитория 2222, ЦЗМ AFM Centre

Всех ждем, до встречи❤️

#лекции

ЛЕКЦИЯ ЧЕРЕЗ 10 МИНУТ!

📌 Тема лекции: «Время-частотный анализ данных динамической силовой спектроскопии»

🗣️ Наш лектор: Пухова Валентина Михайловна

🎬 Ссылка на онлайн-трансляцию:
https://youtube.com/live/PYoJK3Y9ClQ

🔥Присоединяйтесь!

#дайджест #методики


🤔А вы знали, какой из контактных методов АСМ является самым популярным?
Метод постоянной силы! И сегодня мы расскажем вам о нем поподробнее 🔬


📕 Данный метод позволяет определить рельеф поверхности исследуемого образца, а также другие параметры, например, сопротивление растекания.


Для поддержания постоянной силы взаимодействия зонда с образцом используется параметр SetPoint. Он определяет величину прижима зонда к образцу и поддерживается постоянным с помощью системы обратной связи, которая может изменять высоту сканера.

🔀 Таким образом, зонд проходит поверхность образца в постоянном контакте с ним и одной силой прижима, а регистрация рельефа происходит за счет изменения положения высоты сканера.

Однако, правильный выбор параметра SetPoint - главный момент при исследовании образцов данным методом. Слишком большое значение может привести к разрушению зонда и поверхности, а малое - к неустойчивой обратной связи и, как следствие, к искажению картины рельефа.

💯 Главным достоинством метода постоянной силы является возможность измерения дополнительных параметров, таких как сопротивление растекания (токовые характеристики), распределение латеральных сил (силы трения) и других.

📈 На рисунке представлена схема данного режима измерений. Из графиков видно, что при перемещении зонда и регистрации рельефа поверхности, изгиб кантилевера остаётся неизменным.

⁉️ Если у вас остались вопросы, с радостью ответим на них в комментариях!️ ⤵️

#дайджест #лекции


🤩 НОВАЯ ЛЕКЦИЯ УЖЕ НА ЭТОЙ НЕДЕЛЕ! 🤩


👩‍🎓 В этот четверг в нашем ЦЗМ AFM Centre выступит доцент кафедры Микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ», д.т.н. Спивак Юлия Михайловна.

📌 Тема лекции: «Создание покрытий зондов АСМ с изменяющимися функциональными свойствами и диагностика поверхности пористых и композиционных материалов модифицированными зондами»

🔎 На лекции будут рассмотрены особенности создания функциональных покрытий зондов АСМ с изменяющимися свойствами на примере полианилина. Вы узнаете, как функционализация острия зонда атомно-силовой микроскопии наночастицами полианилина обеспечивает возможность вариации электропроводности зонда в широком диапазоне, что существенно расширяет охват методик атомно-силовой микроскопии без его замены.

⚡️Также будет представлен новый подход для определения характера локального расположения различных типов адсорбционных центров на поверхности наноматериалов (кислотные и основные центры Бренстеда, Льюиса). Результат достигается за счет диагностики поверхности комбинированным методом латерально-силовой микроскопии и силовой спектроскопии с использованием зондов АСМ, модифицированных химическими индикаторами с разными показателями кислотности. Применение подхода будет продемонстрировано на примере пористого кремния для адресной доставки лекарств.

Кроме того, на лекции будут обсуждаться возможности усиления контраста взаимодействия зонда АСМ и гидрофильных/гидрофобных участков поверхности при применении зондов АСМ с водной оболочкой.

✅ Записывайтесь на очную лекцию у @val_elena_ieva

🗓️ 22 июня 17:00
📍 Университет ИТМО, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова 9, аудитория 2222, ЦЗМ AFM Centre

Не упустите возможность узнать о последних разработках в области нанотехнологий и микроэлектроники! Ждем вас в нашем ЦЗМ AFM Centre 💖

P.S. Ссылку на онлайн-трансляцию пришлём в четверг😉

#дайджест #статья #методики


ДОБРОЕ УТРО ДРУЗЬЯ!🌻

Уже сегодня в нашем ЦЗМ AFM Centre состоится лекция от Юлии Михайловны Спивак (ссылку на онлайн-трансляцию пришлём в 16:50). А пока мы все находимся в ожидании, предлагаем вам познакомиться с одной из научных работ нашего лектора.


📌 Атомно-молекулярный дизайн наноструктурированных материалов и нанокомпозиций. Синтез, контроль технологии, свойства и применение. Спивак Ю.М. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина). Санкт-Петербург, 2022


🌐 Как известно, одна из основных задач науки - это создание материалов с заданными свойствами. Эти свойства напрямую зависят от параметров их изготовления. Обширный научный инструментарий, состоящий как из различного исследовательского оборудования, так и из различных методов исследования, помогает изучить эту связь.

Развитие новых методик исследований позволяет глубже погрузиться в механизмы управления свойствами синтезируемых материалов. Например, исследование состава адсорбционных центров и методов их измерения позволит реализовать концепцию адресной доставки лекарств, что потенциально повысит эффективность медицинских препаратов и их безопасность.

❇️ Именно на это и направлена методика, разработанная Спивак Ю.М. и её коллегами. Она позволяет определять энергию поверхностных центров, а также локализовывать их на поверхности исследуемого образца.

📑 Суть метода заключается в адсорбции индикатора на поверхность исследуемого наноматериала с последующим анализом поверхности методом латерально-силовой микроскопии (ЛСМ) и силовой спектроскопии для изучения особенностей трения и адгезии зонда и поверхности.

Предложенный метод был опробован на образцах пористого кремния (por-Si). Для этого, были проведены исследования латеральных сил пористого кремния с осаждённым на его поверхность индикатором и без него.

📈 На рисунке 1 предложена иллюстрация идеи регистрации адсорбционных центров
На рисунке 2 представлена карта распределения латеральных сил por-Si, полученного при J = 80 мА/см2 с этиленгликолем (ЭГ) и соответствующие силовые кривые.

👍🏻 Полученные данные подтвердили предложенный метод.
На образцах с индикатором были обнаружены не характерные для таких образцов участки. Так, силовые кривые,полученные в точках 1 и 3, обладают значительным гистерезисом. В отличие от них, силовые кривые в точках 2 и 4 качественно и количественно близки силовым кривым, полученным для не функционализированных образцов por-Si.

Результаты силовой спектроскопии свидетельствуют о том, что специфические участки, обнаруженные на данных ЛСМ (точки 1 и 3), соответствуют участкам, на которые адсорбировался индикатор с заданным рКа.

⏬ Более подробно с результатами исследования вы можете ознакомиться в прикреплённой статье, а если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях!