F7320 Mikroskopie atomové síly a další metody sondové rastrovací mikroskopie

Přírodovědecká fakulta
podzim 2021
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
Rozvrh
St 13:00–14:50 Fcom,01034
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.
Výstupy z učení
Studenti získají znalosti z teoretických principů mikroskopie atomové síly a příbuzných technik.
Obdrží popis a vysvětlení funkcí jednotlivých mikroskopů používaných v praxi.
Seznámí se praktickými aplikacemi.
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
  • R. Kubínek, M. Vůjtek, M. Mašláň, Mikroskopie skenující sondou, Univerzita Palackého v Olomouci, Olomouc, 2003
  • Yongho Seo, Wonho Jhe, Atomic force microscopy and spectroscopy, Rep. Prog. Phys. 71 (2008) 1-23
Výukové metody
přednáška se bude konat distanční formou pomocí MS teams, až do odvolání
Metody hodnocení
Písemný test (minimum 40 bodů) plus ústní zkouška.
Informace učitele
Přednáška se bude konat distanční formou pomocí MS teams, až do odvolání. Studijní materiály: https://is.muni.cz/auth/el/sci/podzim2020/F7320/um/
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
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 2019, podzim 2020, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.