F7320 Mikroskopie atomové síly a další metody sondové rastrovací mikroskopie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2019
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.
Vyučující
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc. (přednášející)
Garance
prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivan Ohlídal, DrSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
Absolvování předmětu F1030 Mechanika a molekulová fyzika.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Účelem této přednášky je seznámit posluchače se základy mikroskopie atomové síly a jiných rastrovacích sondových technik jako jsou rastrovací tunelovací mikroskopie, mikroskopie magnetické síly, termická rastrovací mikroskopie, elektrostatické rastrovací mikroskopie a rastrovací optická mikroskopie blízkého pole. Tyto rastrovací techniky patří k moderním diagnostickým metodám, které jsou v posledních třech dekádách stále častěji využívány pro analýzu morfologie povrchů pevných látek různých objektů v mikrometrickém a nanometrickém měřítku. Hlavní cíle přednášky jsou následující:
1) vysvětlit teoretické principy interakcí, které se uplatňují v mikroskopech odpovídajících jednotlivým rastrovacím technikám
2) kvantitativně popsat hlavní procesy probíhající při realizaci měření v rámci výše zmíněných technik pomocí odpovídajících teoretických přístupů
3) vyložit experimentální aspekty při praktické aplikaci jednotlivých rastrovacích technik
4) klasifikovat systematické experimentální chyby vznikající u jednotlivých technik
5) popsat aplikace jednotlivých rastrovacích technik ve fyzice a chemii povrchů pevných látek a tenkých vrstev, v biologii, lékařství a kontrole kvality v některých oblastech průmyslu
6) vysvětlit možnosti kombinace rastrovacích technik (zvláště mikroskopie atomové síly) s jinými metodami (např. optickými) při komplexní analýze povrchů pevných látek
Absolventi přednášky získají znalosti umožňující jim po jednoduchém zaškolení na konkrétním mikroskopu provádět běžná měření pomocí uvedených rastrovacích technik spolu s interpretací těchto měření. Získané znalosti jim navíc umožní studovat speciální literaturu a stát se tím specialisty v této vědní oblasti.
Osnova
  • 1. Různé teoretické přístupy při popisu silové interakce mezi hrotem mikroskopu atomové síly a povrchem studovaného objektu (bezkontaktní a kontaktní mod)
  • 2. Diskuse těchto přístupů z hlediska jejich praktického použití v souvislosti s mikroskopií atomové síly
  • 3. Konstrukce typického mikroskopu atomové síly
  • 4. Vliv silové interakce mezi hrotem a povrchem na činnost mikroskopu (záznam reliefu povrchu studovného vzorku)
  • 5. Základní metody kalibrace mikroskopu atomové síly
  • 6. Aplikace mikroskopie atomové síly při studiu povrchové drsnosti, horních rozhraní tenkých vrstev a struktury těchto vrstev
  • 7. Některé další aplikace této mikroskopie v biologii, biofyzice, chemii, a zdravotnictví
  • 8. Kombinace mikroskopie atomové síly a jiných metod (např. optických) při analýze povrchů pevných látek a tenkých vrstev
  • 9. Teoretické a experimentální principy mikroskopie magnetické síly (MMS), termické rastrovací mikroskopie (TRM), rastrovací tunelovací mikroskopie (RTM) a mikroskopie optiky blízkého pole (MOBL)
  • 10. Aplikace MMS. TRM, RTM a MOBP v praxi
  • 11. Srovnání jednotlivých probraných typů mikroskopie.
Literatura
  • Yongho Seo, Wonho Jhe, Atomic force microscopy and spectroscopy, Rep. Prog. Phys. 71 (2008) 1-23
  • R. Kubínek, M. Vůjtek, M. Mašláň, Mikroskopie skenující sondou, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 2003
Výukové metody
Přednáška
Metody hodnocení
Písemný test (minimum 40 bodů) plus ústní zkouška.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.