Японские учёные создали методику, благодаря которой атомно-силовой микроскоп можно будет использовать для получения цветного изображения. Помимо информации о топографии поверхности аппарат измеряет значения трёх параметров потенциала Морзе. Впоследствии их преобразуют в цветовой код с информацией о локальном химическом составе.
Атомно-силовая микроскопия является одним из наиболее точных микроскопических методов. Для получения данных о рельефе поверхности с атомным разрешением используется тонкая иголка с нанометровым острием. Эта иголка отклоняется при контакте и исследуемым материалом, после чего и получаются данные.
Нередко учёным необходимо не только знать форму поверхности, которая анализируется, но и определить химический состав определённых особенностей рельефа. Достаточно часто для этих целей объединяются, например, электронная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия. Последняя даёт информацию о составе анализируемого объекта. При атомно-силовой микроскопии не даётся элементный состав но кроме непосредственно топографии поверхности, она позволяет получить и дополнительную информацию о механических и физических свойствах поверхности.
Основным из методов получения изображения с помощью атомно-силовой микроскопии является так называемый полуконтактный метод. Его суть заключается в том, что иголка микроскопа совершает вертикальные колебания с определённой частотой и амплитудой. Иголка подводится к поверхности на определенное расстояние так, чтобы ее кончик касался поверхности, находясь в нижней части своей траектории. Дополнительную информацию можно получить после анализа изменения амплитуды, фазы и частоты колебаний при контакте с образцом. И если фазовый контраст исследователи иногда используют в качестве дополнительной информации об исследуемой поверхности, то остальные данные ученые анализируют достаточно редко.
Учёные же предложили схему математической обработки зависимости частоты колебаний иголки от расстояния до образца. Полученная в качестве сигнала характерная кривая описывалась с использованием потенциала Морзе. Он характеризует электростатическое взаимодействие атомов, независимо от расстояния между ними.
Информацию о химических свойства поверхности можно получить, если знать частоту собственных колебаний иголки, частоту внешнего источника колебаний и сдвиг частоты при контакте с поверхностью. Учёные получили значения трёх величин, опираясь на потенциал Морзе: глубина потенциальной ямы, равновесное расстояние и длина затухания. Учёные отмечают, что данные параметры служат отличительными знаками на поверхности, как отпечатки пальцев у человека.
Далее три параметра нормировались и преобразовывались в цветовой код. Глубина потенциальной ямы становилась синей, равновесное расстояние – красным, а длина затухания – зелёный. После объединения цветовых каналов можно получить цветное изображение, полностью передающее информацию о потенциале Морзе и, соответственно, зависимость химического состава от положения на поверхности.
На сегодня остаётся открытым вопрос о применимости потенциала Морзе для описания зависимости частоты расстояния в данном эксперименте. Исследователи также добавляют, что соответствие полученных параметров потенциала Морзе Морзе действительному химическому составу поверхности полностью не проверено. Тем не менее, предложенный учёными выбор параметров для получения цветного изображения выглядит довольно перспективным для дальнейшего использования в материаловедении.
Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter