Browsing by Author "Vlassov, Sergei"
Now showing 1 - 1 of 1
Results Per Page
Sort Options
Item Investigation of nanoscale interactions and mechanical properties of nanostructures using quartz tuning fork based real-time measurements(2011-06-04) Vlassov, SergeiVäitekirjas käsitletakse mitmeid nanomõjudude tunnetuslikke aspekte nanotriboloogias, nanomehaanikas ja biosensoorikas. Selle multidistsiplinaarse töö kõiki osasid ühendavaks läbivaks eesmärgiks on nanointeraktsioonide olemuse selgitamine. Tehnoloogia üldise miniaturiseerimistrendi valguses on väga oluline mõista nanoskaalas toimuvaid vastastikmõjusid. Nende protsesside uurimiseks sobib väga hästi helihargi tüüpi kvartsresonator (QTF). Seadme tundlikkus on piisav nanoskaalas toimuvate muutuste mõõtmiseks. QTF on läbivaks uurimisvahendiks kõikides doktoritöö raames teostatud eksperimentaalsetes töödes, mille lühikirjeldus toodud allpool Töötati välja meetod, mis võimaldas elektronmikroskoobi sees reaalajas kontrollitavalt positsioneerida siledal pinnal Au nanoosakesi ja ZnO nanotraate koos mehaaniliste omaduste väljaselgitamisega mõõtes samaaegselt hõõrdejõude. Jõusensori valmistamiseks kinntati kvartsresonaatori (QTF) ühele haarale aatomijõu mikroskoobi (AFM) teravik. Mõõtmisi teostati kahes erinevas võnkereziimis: risti ja paralleelselt pinnaga. Paralleelse võnkereziimi korral leiti, et sensor omab suuremat tundlikkust ja võimaldab tulemuste otsest tõlgendust. Pinnaga ristvõnkumise korral on lihtsam tagada teraviku ja pinna vahekauguse konstantsus, kuid samas lisandub tundmatu ja eksperimendis arvestamata jääv vertikaalne jõukomponent, mis suurendab mõõtmiste määramatust. Kasutades seda mõõtemetoodikat leiti seosed nanoosakeste kuju ja hõõrdeomaduste vahel. Leiti ka termilise töötlemise mõju kulla nanoosakeste kujule ja hõõrdeomadustele. Nanotraatide (NW) hõõrdeomaduste väljaselgitamiseks paigutati positsioneeriv teravik NW keskele ja lohistati mööda siledat alust. Young’i mooduli leidmiseks, mis kasutakse ka NW hõõrdejõude arvutamiseks, paigutati NW fokuseeritud ioonkiirega (FIB) söövitatud „kaeviku“ ühele äärele nõnda, et pool NW paiknes vabalt üle ääre augu kohal, mis võimaldas teda painutada kalibreetitud AFM teravikuga ja seeläbi ka määrata vastav paindele mõjuv jõud. See meetod vähendab hõõrdumise mõõtmiste määramatust, kuna iga NW Young’i moodul mõõdetakse eraldi konkreetse traadi jaoks ja ei ole vaja kasutada materjali keskmistatud Young’i moodulit. Selles mõõteprotsessis pole vajadust kasutada liimimist ega keevitust, seega säilivad nanotraadid ja nende omadused ning nad on ka järgmistes ekspermentides korduvkasutatavad. Mõõtmistes kasutati erineva pikkuseja ja läbimõõduga nanotraate ning näidati lineaarset seost traadi läbimõõdu ja hõõrdejõudu vahel Lisaks ekspermentaalsetele mõõtmistele uuriti nanoosaksete omadusi teoreetilise modelleerimise kaudu. Töötati välja uus pingeleevendus mehhanismi mudel viisnurksete nanoosakete ja- varraste jaoks. Leiti, et nanovarrastel ja nanoosakestel mittekattuva võrestruktuuriga pinnakihti moodustumine võiks vähendada osakeste siseenergiat. Teoreetiliselt määrati ka optimaalsed võreparametrite erinevused, millega kaasneks maksimaalne energia vabanemine. Leiti minimaalne raadius, et vastava kattekihi moodustumine oleks energeetiliselt eelistatud, mis on umbes 10 nm nanoosakeste ja 100 nm nanovarraste jaoks. Eksperimentaalsete tulemuste usaldusväärsuse tõstmiseks töötati välja unikaalne meetod AFM teraviku puhastamiseks eksperimendi käigus. Ainulaadne tehnoloogia võimaldab AFM teravikku puhastada ilma uuritavalt kohalt liikumata. Meetodis kasutatakse puhastusvahendina süsihappegaasi, mis kondenseeritakse uuritavale objektile lume kujul. CO2-lumel on abrasiivsed omadused ja skanneerides teravikuga üle “lumise” uuritava pinna saaste eemaldub. Pärast puhastusprotsessi on võimalik jätkata mõõtmisprotsessi objektil täpselt samast kohast. Meetod on patenteeritud. Kasutades QTF-i töötati välja uus meetod ja vastav seade aineosakeste adsorbtsioonikineetika jälgimiseks vesilahuses. Sensor koosneb süsiniknanotorudest valmistatud nanopoorsest fiibrist, mis on kinnitatud kvartsresonaatori ühele haarale. Meetodil on eeliseid teiste tuntud andurite kasutamise ees, ja samas on lahendatud QTF kasutamisega vesilahustes seotud probleemid. Väljatöötatud meetod on patenteeritud. Leiutise rakendatavust biosensoorikas näidati valgu (Bovin Serum Albumin) adsorptsioonikiiruse määramisega süsinikust nanotorufiibri pinnale erinevatel pH (pH 7 ja pH 4.8) väärtustel.