article snom full

12
١ روش ﻜﺮوﺳﻜﻮﭘ ﻧﻮر ي روﺑﺸ ﻧﺰدﻳﻚ ﻣﻴﺪان ﻧﺎﻧﻮﻣﻮاد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ در ﺻﺪ ﺣﺴﻨ ﺻﺎدق ﻘﻪ1 ﻣﺮ، ﺣﺎﺗﻤ آﺑﺎدي ﻣﺼﻠﺢ1 ﻧﺴﺐ ﻣﺠﺘﺒﻲ و2 1 - ﺗﺤﻘ ﻣﺮﻛﺰ ﻧﻔﺖ، ﺻﻨﻌﺖ ﮋوﻫﺸﮕﺎه ﻧﺎﻧﻮ ﻘﺎت2 - آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﺷﺒﻜﻪ ﻓﻨﺎوري ﻧﺎﻧﻮ ﻣﻘﺪﻣﻪ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ و ﻣﺸﺎﻫﺪه ي ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺰرﮔﻨﻤﺎ ﺑﺎ ﻫﺎ ﻳﻲ ﺑﺎﻻ، ﺑﺴ در ﺎر ي از رﺷﺘﻪ ﻫﺎ از ﺟﻤﻠﻪ، ز ﻋﻠﻮم ﺴﺘ ﻣﻮاد و، اﻫﻤ ز ﺎد ي دارد. روش ﻫﺎ ي ﻧﻮر ي زﻳﺎدي ﻣﺪت، ﻣﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﻛﻪ اﺳﺖ ﺷﻮﻧﺪ ﺑﻪ و دﻟﻴﻞ ﺗﺨﺼﺼ و ﺮﻣﺨﺮب ﺑﻮدن، ﻫﺰ و اﺳﺘﻔﺎده ﺳﻬﻮﻟﺖ ﻨﻪ ي ﭘﺎﻳﻴﻦ روش ﺑﻪ ﻧﺴﺒﺖ دﻳﮕﺮ ﻫﺎي ﺑﻪ، وﺳ ﻃﻮر ﺑﻪ ﺷﺪه ﮔﺮﻓﺘﻪ ﻛﺎر اﻧﺪ. ﺑﺴ ﺎر ي ﭘﺪ از ﺪه ﻫﺎ ي ﻧﻮر ي ﻛﻮ اﺑﻌﺎد در ﭼﻚ ﻃﻮل از ﺗﺮ ﻧﻮر، ﻣﻮج دارا ي رﻓﺘﺎر ﻫﺴﺘﻨ ﻣﻌﻤﻮل. ﻗﻄﻌ ﻋﺪم اﺻﻞ ﺗﻤﺮﻛﺰ از ﺖ، ﺑﺮرﺳ و د ر ﻧﻮاﺣ ﺑﺴ ﺎر ﻛﻮﭼﻚ از ﺗﺮ ﻃﻮل ﻣﻮج، ﻣﻤﺎﻧﻌﺖ ﻧﻤﺎ. ا ﻣﺤﺪود ﻧﺎﺷ اﻣﻮا ﻛﻨﺶ ﻫﻢ ﺑﺮ از اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃ ج ﻛﻪ اﺳﺖ ﻧﻤﻮﻧﻪ و ا ﻣﻮ ا اﻟﻜﺘﺮوﻣﻐﻨﺎﻃ ج دو ﺑﻪ را ﺻﻮرت ﭘﺮاﻛﻨﺪه ﻛﻨﺪ: - اﻣﻮاج ﺷﺪه ﻣﻨﺘﺸﺮ ﺑﺎ ﺑﺴﺎﻣﺪ ﻓﻀﺎ ﻳﻲ ﻛﻢ) 2 ( ؛- اﻣﻮاج ﺑﺎ ﺮا ﺑﺴﺎﻣﺪ ﻓﻀﺎ ﻳﻲ ﺑﺎﻻ) 2 ( . ﻧﻮر روش ي ﻛﻼﺳ ﺑﻪ ﻚ، ﻣﺤﺪوده ي دور ﻣﻴﺪان اﻣﻮاج ﻓﻘﻂ ﻛﻪ اﺳﺖ ﻣﺮﺑﻮط روﻧﺪه ﺑﺎﻗ ﻣﺎﻧﻨﺪ، ﺣﺎﻟ در اﻣﻮاج ﻛﻪ ﺮا، ﻧﺎﺣ ﺑﻪ ﻣﺮﺑﻮط ي ﻧﺰدﻳﻚ ﻣﻴﺪان) از ﻛﻤﺘﺮ ﻓﺎﺻﻠﻪ در ﻃﻮل ﻣﻮج ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﻪ ﻧﺴﺒﺖ( ﻫﺴﺘﻨﺪ. اﻃﻼﻋﺎت ﺑﺴﺎﻣﺪ ﭘﺮﺗﻮي ﺑﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﻓﻀﺎ ﻳﻲ ﺑﺎﻻ، ﭘﺮاش ﻣﻮج از ﻣﺤﺪوده در ﺎﻓﺘﻪ دور ﻣﻴﺪان ﻣﻲ دﺳﺖ از، روﻧﺪ ﺑﻨﺎﺑﺮا و از دﺳﺘﻪ آن ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻫﺎ ي ﻛﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ز ﻓﻮاﺻﻞ ﺑﻪ ﻣﺮﺑﻮط ﺣﺪ ﻃﻮل ﻣﻮج ﻣﻲ ﺷﻮﻧﺪ، ﺑﺎز ﺎﺑ ﻧﻤ ﮔﺮدﻧ. ا ﺣﺎﻟ در اﺳﺖ از اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺎ ﻛﻪ ﻧﺎﺣ در ﻜﺮوﺳﻜﻮپ ﻧﺰدﻳﻚ ﻣﻴﺪان ﭘﺮاش ﺣﺪ، 1 ﺑﻪ آﺳﺎﻧ ﮔﺬاﺷﺘﻪ ﺳﺮ ﭘﺸﺖ ﺷﻮد آن در و ﺗﻮان، ا ﺑﺎ ﺗﻐ ﺠﺎد ﻴﻴ ﺳﺎﺧﺘﺎر اﺑﻌﺎد در روزﻧﻪ از اﺳﺘﻔﺎده و ﻫﺎ ﺷﻜﺎف ﻫﺎ ي در ﻛﻮﭼﻚ ﻧﺰد ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺮرﺳ ﻣﻮرد، ﺑﺎﻻﺗﺮ وﺿﻮح ي آورد دﺳﺖ. ﺣﻘ در ﻘﺖ ﻜﺮوﺳﻜﻮﭘ ﻧﻮر ي روﺑﺸ ﻧﺰدﻳﻚ ﻣﻴﺪان، روش1-Diffraction limit

Upload: sooe7

Post on 28-Nov-2015

27 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

nano

TRANSCRIPT

Page 1: Article SNOM Full

١ 

در مطالعه نانومواد ميدان نزديك يروبش ينور يكروسكوپيمروش 2و مجتبي نسب 1مصلح آبادي يم حاتمي، مر1يقه صادق حسنيصد

قات نانويژوهشگاه صنعت نفت، مركز تحقپ -1 نانو فناوري شبكه آزمايشگاهي -2

مقدمه

. دارد ياديت زياهم ،و مواد يستيعلوم ز ،يميش جملهاز ها رشتهاز ياريدر بس ،باال ييها با بزرگنما نمونه ي مشاهده و مطالعهپايين ي نهيسهولت استفاده و هز ،بودن يرمخرب و تخصصيغدليل و به شوند است كه استفاده مي ، مدت زياديينور يها روش

يداراموج نور، تر از طول چكدر ابعاد كو ينور يها دهياز پد ياريبس. اند كار گرفته شده به يعيطور وس ، بههاي ديگر نسبت به روشن يا. دينما يممانعت م ،موجطول تر از كوچك اريبس ينواحر د يو بررست، از تمركز ياصل عدم قطع. دمعمول هستنريرفتار غ :كند يپراكنده م صورت س را به دويج الكترومغناطامواس و نمونه است كه يج الكترومغناطاز بر هم كنش اموا يت ناشيمحدود

(كم ييفضابسامد با منتشر شده امواج - ؛)2

(باال ييفضابسامد را با يامواج م -2(.

،رايكه امواج م يدر حال ،مانند يم يباق رونده شيپمربوط است كه فقط امواج ميدان دور ي محدودهك، به يكالس يروش نور ،باال ييفضامربوط به پرتوي بسامد اطالعات . هستند) نسبت به نمونه موج طولدر فاصله كمتر از ( ميدان نزديك ي هيمربوط به ناحر حد يمربوط به فواصل زنمونه كه يها مشخصهآن دسته از نيو بنابراروند ، از دست ميميدان دورافته در محدوده ياز موج پراش

به 1، حد پراشميدان نزديكه يكروسكوپ در ناحيك مي كه با استفاده از است ين در حاليا. دگردن ينم يابيباز ،شوند مي موجطول كوچك در يها ا شكافيها و استفاده از روزنه ر در ابعاد ساختارييجاد تغيبا ا توان، يو در آن مشود يپشت سر گذاشته م يآسانك روش ي، ميدان نزديك يروبش ينور يكروسكوپيقت ميدر حق. دست آورد هب يوضوح باالتر ،يمورد بررس ك نمونهينزد

                                                            1-Diffraction limit

Page 2: Article SNOM Full

٢ 

ن روش ي، در اميدان دورك يت تفكيرا، محدوديم يها خواص موج يريكارگ مواد نانوساختار است و با به يرسبر يبرا يكروسكوپيم انجام ،)موج طولاز تر كوچك يا فاصلهبا (نمونه ك به سطح يك آشكارساز نزدين عمل با قرار دادن يا. است ان برداشته شدهياز م

نيست، وابسته ينور تابش موج طولر به يو وضوح تصو آيد مي دست به يين روش، وضوح بااليسطح نمونه با ا يدر بررس. شود يم .شود يساز مربوط مآشكار ي چهيدر ي بلكه به اندازه

.]1[دان دور وجود دارديم يكروسكوپيممرسوم ك و روش يدان نزديم يكروسكوپيمروش ن يب يدو تفاوت اساس يكروسكوپيدر م كنش برهم ي هيتر از ناح كوچك يليخ ،در هر لحظه كنش برهم ي هيناح ،ميدان نزديك يكروسكوپيم رد -1

است؛ ميدان دورميدان يكروسكوپيكه در م يدرحال ؛است موج طولكمتر از و نمونه نور ي ن چشمهيب ي فاصله ،ميدان نزديك يكروسكوپيمدر -2

.شتر استين فاصله بيا دور .اند شده مقايسه ،مطالعه مورد ذرات ي اندازه با توجه به ،حيطه اين در مختلف هاي دستگاه ،)1( شكل در

].2[ ذرات اندازه و ها دستگاه وضوح مقايسه: 1شكل

نزديك ميدان روبشي نوري سازوكار ميكروسكوپي

صيتشخ يبراو يك پروب روبشيبه عنوان ،موج لطو رينور با ابعاد ز ي در آن چشمه است كه يكروسكوپيم يروشاين روش، نور كه همان حد موج طولنصف ( /2كوچكتر از يينور به فضامحدود كردن . رود يمبه كار سطح نمونه يرو ات كوچكيجزئ

يحد وضوح را برا ،نور موج طولنصف ي ن باور وجود دارد كه اندازهيا. يستمتداول ممكن ن يها يبا استفاده از عدس) استپراش توان به يم ،نور موج طولتر از كوچك يليخ يبا قطر يا نور شبه نقطه ي با استفاده از چشمه. كند يمن ييتع ينور يكروسكوپيم

. باشد) نور موج طولكمتر از يا در فاصله(ك به سطح ينزد يلياما الزم است كه پروب خ ،افتيبهتر از حد پراش دست يوضوح ي روزنه ي وسيله به، )سطح يباال يدر ارتفاع حدود چند نانومتر(سطح نمونه ، SNOM روش درآوردن وضوح خوب دست به يراب

Page 3: Article SNOM Full

٣ 

ز يت ك و نوكيبر باريك في يدر انتهافوق روزنه كروسكوپ،ين ميدر ا. شود يروبش م )نانومتر 200تا 10موالً با ابعاد مع(كوچك نقاط ير تماميو تصو يابد مين روزنه به سرعت پراش يل شده از اينور گس .]4[رسد يم سطحاز آن به زر با عبور يقرار دارد كه نور ل

روزنه ي از اندازه يكسر كوچك ي ن سطح نمونه و روزنه به اندازهيب ي كه فاصله يهنگام .شود يروبش شده از سطح نمونه، ثبت مشتر از آنچه كه با يب يليخ ين روش وضوحيبا ا .بستگي داردروزنه ي دازهان هو ب نيستمرتبط نور موج طولر به يباشد، وضوح تصو

، )STM( يروبش يزن كروسكوپ تونلي، همانند مSNOMدر روش .قابل ثبت است ،شود يممتداول حاصل يها يكروسكوپيم .شود يان ثابت و ارتفاع ثابت انجام ميدر دو حالت شدت جر يريرگيتصو

SNOM كروسكوپيم ياجزا

نور ي چشمه. استك يالكترزويپبلور ساز وكننده، آشكار نور، سوزن روبش ي شامل چشمه SNOMدستگاه ياصل يجزاا متمركز يبر نوريك فيدرون ،2كننده ك جفتيو 1پرتو ي ك شكافندهيزور، يپالر ي وسيله بهزر است كه يلپرتو ك ي معموالً

.دنرو يمبه كار يو بازتاب يسرگردان از نور برگشت يحذف نورها يبرا پرتو ي زور و شكافندهيپالر الزم به ذكر است كه .شود يم ،ونيزاسيو سپس به منظور كنترل پالر شود داده ميلتر عبور يك فيزر از يلخواسته از نور، نور نا يها جدا كردن رنگ يابتدا براآن يكه انتها يبر نوريك فين نور سپس به يا .شود مي عبور دادهربع موج ي ك صفحهيم موج و ين ي ك صفحهيب ينور از ترك

ي نمونه با سوزن را ي پيزو كه در حين روبش، فاصله يك لوله عموالً سوزن برم .دگرد يت ميهدادهد، يمل يرا تشك SNOMسوزن .كند، سوار است كنترل مي

عدسي كيي روزنها استفاده از كه ب شود يم سفلوئورساننمونه و تابش يختگيباعث برانگ، SNOMاز سوزن ينور خروج ،مانده يباق سگنال فلوئورسانيو س شود ميلترها حذف يخته با استفاده از فينور برانگ يمابق. شود يمجمع ر ياز قسمت ز يئيشنشان داده )1(در شكل SNOM دستگاه يكل يشمان يهمچن. دگرد يمثبت ،يتونوشمارش ف نوع ك آشكارساز ازي ي وسيله به

.تاس شده

                                                            1 - Beam splitter

2 - Coupler

Page 4: Article SNOM Full

۴ 

.]SNOM ]6سوزن ) بو دستگاه يكل يشما) الف: 2شكل

Page 5: Article SNOM Full

۵ 

SNOMپروب دستگاه SNOM ار يچه، بسياستفاده شده در مدل بدون در يها شود، سوزن يماستفاده ،»چهيبدون در«و »چهيبا در« ،در دو حالت

). 2 شكل( ندارند يو پوشش فلزهستند ز يت

]7[ز بدون پوششيت يها سوزن) ب(، يپوشش دار فلز يها سوزن )الف( : 3شكل

ك پروب يا ي) ينوميآلوم( يز با پوشش فلزيت ك و نوكيبر باريفك ي معموالً يپروب نور ،SNOM ي سامانهك يدر ،يطور كل بهـ اسـت يا چهيدر يدارا ،ن پروبيانوك . است ،ينازك فلز ي هيشده با ال ز پوشش دادهيت پت نوكيكروپيمك يا يو AFM يتوخال ا ب .كرومتريتر از م كوچك يا اندازه

.]SNOM ]6تصوير سوزن : 4شكل

دستگاه يعملكرد يها حالت 1يا چهيدرنوع ، كيدان نزديم يروبش يكروسكوپيدمان مين چياول: يا چهيك دريدان نزديم يروبش يكروسكوپيم) الف

)a-SNOM (وجود با. كند يمتهيه را با وضوح باال يار خوبيسر بيبرخوردار است و تصاو ياديت زين مدل هنوز از محبوبيا .استن يا ،)و تداخل يت، توپولوژيساخت، كنتراست، حساس زمانوب يگرما، عجاد يا( دار چهيدر يها مشكالت فراوان در رابطه با سوزن

.]5[است ار پر استقباليدستگاه بس يلكردحالت عم، حالت بدون شود استفاده ميكه امروزه يگريد يملكردحالت ع :چهيك بدون دريدان نزديم يروبش يكروسكوپيم) ب

. استفاده شودز و يتجه يراحت هتر از آن است كه ب دهيچيپ چهيدربدون يحالت عملكرد .استچه يدر

                                                            1 -Aperture SNOM

Page 6: Article SNOM Full

۶ 

توان را مي يآور جمع-، بازتاب و بازتابيآور جمع-تابش ،يآور تابش، جمع يپنج حالت كار ،چهيدربا SNOMدر روش يفوتون يتونل زن ،زيسوزن شفاف ت ي لهيوس به (PSTM) يتونوف يزن ، تونلچهار حالت ،چهيدربدون SNOM در .استفاده كرد

ا با يو چهيدربدون يو حالت عملكرد بسته به نوع نمونهبنابراين، .شود مي استفاده، بازتاب-و تابش يسوزن مات، تداخل ي وسيله به .است شده نشان دادهاين دستگاه تر معمول يچند حالت كار ،)3( در شكل .وجود دارد SNOM يبرا يچند حالت كار ،چهيدر

زني روبشي ميكروسكوپي تونل) ه(آوري؛ جمع-عبوري) د(آوري؛ جمع) ج(بازتابي؛ ) ب(عبوري؛ ) الف: (SNOM در يمتفاوت كار يها حالت :5شكل

]8[ فوتوني

اين. شود مي جمع نمونه زير و) الف-5 شكل( كند مي عبور نيز نمونه از ،وبپر ي دريچه ميان از عبور با نور يپرتو: عبوري) الف ).6 شكل( دارد كاربرد شفاف هاي نمونه براي عملكرد حالت عدسي ي وسيله به شده بازتاب نور سپس ؛)ب-5 شكل(تابد مي نمونه سوي به الكتريك دي پروب يك از نور يپرتو: بازتابي) ب

) شوند مي استفاده پوشش بدون فيبري هاي سوزن اغلب حالت، اين در( فيبري پروب خود ي وسيله به يا و) دور-ميدان در( قابل مات هاي نمونه براي فقط كاري حالت اين. دارد سوزن به بستگي و است كمتر حالت اين در نور شدت. دگرد مي آوري جمع

).7 شكل( است استفاده

Page 7: Article SNOM Full

٧ 

]9[ عبوري عملكرد حالت در دستگاه كلي شماي: 6شكل

]9[شماي كلي دستگاه در حالت عملكرد بازتابي: 7شكل

Page 8: Article SNOM Full

٨ 

آوري جمع را شده بازتاب نور پروب، و شود مي روشن) دور ميدان( بيروني بزرگ نوري منبع وسيله به نمونه: آوري جمع) ج صورت به تابش نگيختگيبرا آن در كه است مناسب الكترولومينسانس پايش براي عملكردي حالت اين). ج-5 شكل( كند مي

.)8 شكل( شود مي آوري جمع SNOM سوزن ي وسيله به وگيرد مي صورت الكتريكي

]9[آوري جمعشماي كلي دستگاه در حالت عملكرد : 8شكل

).د-5 شكل( كند مي آوري جمع را بازتابي نور هم و كند مي تابش نمونه به هم ،پروب: آوري جمع-عبوري) د يروبش يزن كروسكوپ تونليه ميار شبيبس حالت،اين اساس عملكرد در : پي تونل زني روبشي فوتونيحالت ميكروسكو) ه

)STM (رو به نيو از ا استSTM 1يفوتون )PSTM( است شدهمعروف ) زن شفاف بدون با سو( كيالكتر يك پروب دي. ) ه-5شكل در واقع سوزن پروب، به عنوان .كند يم يرا خنث) يداخل يدر اثر بازتاب كل(وجود آمده در سطح نمونه به يرايموج م ،)پوششهنگام . دهد تغيير مي را رايدان ميمخصوصيات ك، يالكتر يسطح د يوقرار دادن نمونه ر .كند يمرا عمل يدان ميم ي كننده پراكنده

ي وسيله به( شود ميت يمونه، تقون سوزن و نيها ب فوتون يزن ك، تونليزوالكتريسوزن متصل به بلور پ ي وسيله بهروبش سطح نمونه ن حالت اگرچه به يدر ا. شود يص داده ميآشكارساز تشخ ي وسيله بهو ) بر متصل استيگر فيد يانتهاكه به يفوتون ي كننده تيتقو

.استها مشكل ر دادهيتفس يول ،آسان است SNOMكار بردن

                                                            1 -Photon Scanning Tunneling Microscopy

Page 9: Article SNOM Full

٩ 

]5[ .است رديابي قابل ،داخليي شده بازتاب نور ي باريكه و مونهن ي وسيله به شده، مدوله ميراي ميدان. PSTM شماي :9شكل

سوزني آنها، ؛ به عنوان نمونه، در همهدارند مشتركي هاي ويژگي ها SNOM ي همه طراحي، در كوچك هاي تفاوت با وجود

برايهمچنين سازوكاري و شود مي استفاده نور ي كننده جمع و فلوئورسانس برانگيختن ي چشمه عنوان به نانومتري كوچك .دارند روبش حال در ي نمونه سطح از نانومتريي فاصله در سوزن داشتن نگه و قراردادن

بازخورد سازوكار

حدود ،nm25مثال از مرتبه يبرا(باال وضوح دست آوردن به يبرا20

( ي و در فاصله د در ابعاد نانومتر باشديبا چهيدر، قطر

و شدت شوند ميرا به سرعت مستهلك ي، امواج مچهيدراز ) s(ش فاصله يبا افزا رايز رد؛يسطح نمونه قرارگ يرنانومت10متر از ك4(ابد ي يعكس توان چهارم فاصله كاهش م نسبتبه ) I(دان يم sI( .ك معتبر است، يدان نزديكه در محدوده م رابطهن يا

. نسبت عكس دارددوم فاصله توان ادان بيشدت م در آن، دان دور است كهيدر م جمو رفتار متفاوت از يها سازوكار، بهتر است كه از يمعمول يبا توپوگراف ييها نمونه يكار بردن آن برا ن دستگاه و بهيشدن استفاده از ا تر آسان يبرا

رد كه معموالً يگ ياز سطح قرار م يصله چند نانومتردر فا چهيدرن صورت در تمام مدت روبش، يدر ا. استفاده شود يبازخورد . شود ير با وضوح باالتر ميتصو تشكيلمنجر به

روش اول كامالً .]10[شود يممناسب پروب از نمونه استفاده يكار ي فاصله يبرقرار يبازخورد برا سازوكاردو نوع به طور كلي، نيروهاي ،دشو مي روبش نمونه سطح تيرك، به متصل تيز سوزن يك از تفادهبا اس كه در آن است AFMشبيه به سامانه بازخورد در

و سوزن بين درگير نيروهاي ،به كمك انحراف پرتو نور ليزر و شده تيرك انحراف يا شدن خم باعث نمونه سطح و سوزن بين درگير .وندش مي پايش سطح

،شود كمك انحراف نور، نيروي عمودي كه به سوزن وارد ميبه رك، يسوزن متصل به ت كيوسيله روبش سطح بهبا استفاده از با .دشو يمكننده استفاده ميتنظرك يتك ي ازمعروف است، يبرش يرويكه معموالً به عنوان بازخورد نروش دوم در ؛شود پايش مي

Page 10: Article SNOM Full

١٠ 

،سطح نمونه يحركت سوزن روبا زمان همتوان يم )كند يمدش نوسان يتشد بسامدكه در ( كننده ميتنظ ركين تيابر به يف اتصال .]11[كند يمحركت يطور جانب ن روش سوزن بهيدر ا. ش كردينوسان را پا ي امنهرات دييتغ

ك بخش ين يب خالءدر يزن تونلدر ابتدا، از . است ن منظور استفاده شدهيز به اين يگريد يها سازوكارالزم به ذكر است كه ك ينزد يقرار دادن پروب نور يخودكار برا سازوكارك يو نمونه، به عنوان -چهيدر يين قسمت جلويتر ييدر انتها - يكوچك فلز

ت، يظرف سازوكار: مانند يگريد يها سازوكار، يالكترون يزن تونل سازوكاربر عالوه. شد ياستفاده م) ن تماس با آنبدو(سطح نمونه بر ،نمونه با پروب ي م فاصلهيكاربرد تنظروش پر ،نيز حاضردر حال .اند ز مطرح شدهيك نيزددان نيبازتاب م و يتونوف يزن تونل

يبرش يروين يكروسكوپيامكان م ها، سامانهن يدر ا. شود ياستفاده م ،پروب و نمونه ين انتهايب 1يبرش يروهاين ياساس آشكارساز .است فراهم شده ،ميدان نزديك يريرگيبا تصو زمان هما يو ييتنها به

كاربردهان روش يا. است كار برده شده اس بهيمواد نانو مق يابي مشخصهي زمينهدر يا طور گسترده به SNOMر، روش يخدر چند سال ا

ن روش يون و همچنيزاسينسانس، پالريك مانند روش لوميكالس ينور يكروسكوپيمعروف در م يها روش ي توان با همه يرا م .بهره بردنيز متداول تضاد رنگ و وضوح باالتر يها ت روشيمزتوان از يم SNOMبا استفاده از . ب نموديترك ،تضاد رنگ

ب ي، ضرونيزاسيپالرشامل جذب، فلوئورسانس، پذير هستند، امكان SNOM ي وسيله بهاز نوع تضاد رنگ كه ينور يها سازوكار موج طولاز يه صورت تابعب ا شدت نوريون نور يزاسير در پالرييبا تغن صورت كه يبه ا .هستند ينور يكيشكست و رسانش الكتر

استفاده نمود ،يليفرانسيد يتضاد رنگ تداخل و ، فلورسانسيزيل رنگ آمينگ از قبش تضاد ريافزا يها توان از روش ي، ميفرودو خواص ييايمي، ساختار شيب بازتاب، تنش موضعيب شكست، ضرير در ضرييتضاد رنگ را با استفاده از تغا ي ،]10و12 و7[

.استفاده كردتوان يز مين موج طولر يز ي محدودهدر يكيناميخواص د ي در مطالعهن يهمچنن روش ياز ا. اهم كردفر ،يسيمغناطSNOM ،استفاده قابل يخوب به - نانومتر 100با ابعاد حدود - رسانا مهيرهمگن نيغ يساختارها ينور يبررس يبرابا وضوح باال

وضوح و شود مي عادينسانس يف فوتولوميط ناهمگون يشدگ ، باعث پهنهااختارمختلف س ي ها اندازه، بعضي موارددر . استانجام را با وضوح باال ) SRPL(2نسانسيفوتولوم يزهايتوان آنال يم، كننده يآور جمع SNOM روش ي وسيله به. گردد يمكم ،ييفضا

تراز يرا دارايهستند ز يمطلوب يها نهيگز ،يوانتومنه نقاط كين زميدر ا. سازد يات ساختارها را فراهم ميجزئ يداد كه امكان بررس .ندينما يجاد ميرا ا يكينسانس باريخطوط فوتولوم بوده،مجزا يالكترون يانرژ

گر ياز د .ديآ يم دست به خوب،ك عمودي يبا قدرت تفك ها ار خوبي از توپوگرافي نمونهير بسيواتص ،SNOM دستگاهبه كمك بررسي و اي هيمرهاي اليبررسي ساختار فازها در پل ،ها ك باال از سلولير با قدرت تفكيوتصاه يته ،SNOMدستگاه يدهاربركا

توان يدر واقع، م. شود يماستفاده نوشتن يبرا ينور يتوگرافيدر لاين دستگاه همچنين از . است مرييهاي پل ساختار داخلي ژلل شده از پروب يگس يزريل يها را به كمك پالس ينور يها مانند مقاومت يسطوح حساس نور يكيزيو خواص ف يتوپوگرافSNOM ي وسيله به ،ر ممكن استيمتداول غ يو نور يزريل يها سامانه ي وسيله بهكه يجه وضوحير داد كه در نتييتغ SNOM

.]3[ديآ يمدست به

                                                            1 -Shear forces

2 ‐Spatial Resolution Photoluminescence

Page 11: Article SNOM Full

١١ 

AFMبا دستگاه SNOMتفاوت سـوزن وكون يليسـ جـنس از AFM دسـتگاه زن سـو . اسـت گر روبش سوزننوع در ، SNOMو AFM يها كروسكوپيمتفاوت

ن يـي بـر تع عـالوه SNOM دسـتگاه وزن، سـ AFMكروسـكوپ يمف خـال بـر . است ل شدهيبر نوري تشكيك فياز SNOMدستگاهسـه يمقا AFMبـا دسـتگاه SNOMدسـتگاه سـوزن ، )4( در شـكل .رود كار مي ز بهينمونه نسطح ينوردهبراي ،توپوگرافي سطح

.]13[است شده

.SNOM )ب( و AFM )الف( يها دستگاهسوزن سه يمقا - 10شكل

Page 12: Article SNOM Full

١٢ 

ميدان نزديك ينور يكروسكوپيروش م يكار يها تيمحدود ؛دانيكم و عمق كم م يليخ يكار ي محدوده -

؛ح مادهمحدود به مطالعه سط -

؛ستيمناسب ن يبرش يروين يدر حالت عملكردويژه به ،مواد نرم ي مطالعه يبرا -

.است يزمان روبش طوالن ،با وضوح باال يريرگيبزرگ و در تصو يها هنمون يبرا -

يدما )به دليل نياز به برقراري حساسيت مناسب و وضوح طيفي خوب( موارد يدر برخ ،ها رسانا مهيمانند ن ييها در نمونهد يبا SNOM پروبحالت، ن يدر ا. وجود دارد SNOMشات يدر آزما يمشكالت فن يطين شرايدر چن .است ين الزامييپا يكارن ييپا يكار در دما يد برايهم با يبرش يرويبازخورد ن سازوكار ،گريد ياز سو. ]4[تطابق داشته باشد نيز نييپا يكار در دما يبرا

.دسر گرديم در ارتفاع ثابت يريرگيا تصومسطح باشد ت يد به قدر كافيا نمونه بايمناسب باشد و

منابع1- www.cobweb.ecn.purdue.edu/~ece695s/Lectures/Lecture_13.pdf 2- www.fis.unipr.it/infm/FIRB/Asti/workshops/12-Ferrara-Vavassori.ppt 3- Kyle Ritter, Near-Field Scanning Optical Microscopy: Basics and Applications Utilizing Single-walled Carbon Nano tubes, Final Report, December 13, 2005 4- J. A. DeAro, Kenneth D. Weston and Steven K. Buratto, Near-Field Scanning Optical Microscopy of Nanostructures, Department of Chemistry, University of California, Santa Barbara, CA 93106-9510 5- M.A. Herman, Scanning near field optical microscopy,Opto-Electr.Rev,5,no. 4,1997 6- http://physics.nist.gov/Divisions/Div844/facilities/nsom/nsom.html 7- G. Kaupp (2006). Atomic Force Microscopy, Scanning Nearfield Optical Microscopy and Nano scratching: Application to Rough and Natural Surfaces. Heidelberg: Springer. ISBN 3540284052 8- http://www.azonano.com/details.asp?ArticleID=1205#_Feedback_Mechanisms:_Shear_Force Fe 9- http://www.azonano.com/details.asp?ArticleID=2250#1 10- http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/nearfield/nearfieldintro.html 11- Near-Field Scanning Optical Microscopy, Robert C. Dunn, Chem. Rev. 1999, 99, 2891-2927 12- B. Hecht, B.Sick, and U. P. Wild, V. Deckert and R. Zenobi, O. J. F. Martin, D. W. Pohl, Scanning near-field optical microscopy with aperture probes: Fundamentals and applications, Journal of Chemical Physics, Vol. 112, No. 18, pp. 7761–7774, 8 May 2000 13- www.nano.ir