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Wie kann ich PFM verwenden, um die Eigenschaften von Materialien von Mikron bis Nanometer -Skala zu erkennen? Wie leistungsfähig sind diese Technologien?
Wenn Sie wissen möchten, wie Sie die Eigenschaften von Micron zu Materialien im Nanometermaßstab visualisieren und den Arbeitsmechanismus verstehen, ist Piezoresponse Microskopy (PFM) ein vielversprechendes Werkzeug für Sie, um dieses Feld zu erforschen.Diese Technologie kann nicht nur die Eigenschaften von piezoelektrischen Materialien oder ferroelektrischen Materialien abbilden, sondern auch die Oberflächen -Topologieinformationen der Probe gleichzeitig erhalten, was zweifellos eine völlig neue Perspektive für die Materialwissenschaft bietet, insbesondere für Materialmerkmale im Mikron und Nanoskala Ebenen.
PFM verwendet eine wechselspannende Spannung, die auf die leitende Sonde angewendet wird, um die Verformung der Probe zu stimulieren und eine hochauflösende Bildgebung zu ermöglichen.
Grundprinzipien
Allgemeiner Überblick
Seit die PFM -Technologie erstmals von Güthner und Dransfeld umgesetzt wurde, hat sie nach und nach die Aufmerksamkeit von immer mehr Forschern auf sich gezogen.Dies ist hauptsächlich auf die breite Anwendung von PFM in vielen Bereichen wie ferroelektrischen Materialien, Halbleitern und sogar Biologie und ihren relativ wenigen Defekten zurückzuführen.In den häufigsten Anwendungen kann PFM nanoskalige Eigenschaften aus relativ großen Skalen (z. B. 100 × 100 Mikron -Scans) untersuchen und gleichzeitig die Oberflächentopologie der Probe abbilden.
piezoelektrischer Effekt
Piezoelektrischer Effekt (CPE) beschreibt, wie das angelegte elektrische Feld die Dehnung erzeugt, was wiederum physikalische Verformung des Materials verursacht.Dies bedeutet, dass PFM die Domänenstruktur des Materials erkennen und ihre Ausrichtung bestimmen kann, was für das Verständnis der Eigenschaften des Materials von entscheidender Bedeutung ist.
Das wichtigste Merkmal von PFM ist, dass die Sonde leitend sein muss, damit die Verzerrungsspannung auf die Probe angewendet werden kann.
Signalerkennungstechnologie
Die Signalerkennung von PFM hängt normalerweise von einem Phasenverstärker (LIA) ab.LIA trennt nützliche Informationen im Signal, indem das Eingangssignal mit dem Referenzsignal verglichen wird, das die Hauptmethode der Signal -Demodulation ist.Dieser Demodulationsprozess ermöglicht es uns, die erforderlichen Daten aus extrem winzigen Verschiebungssignalen zu extrahieren, wodurch die PFM -Technologie eine extrem hohe Empfindlichkeit verleiht.
PFM -Bildgebungsbeispiel
Die Bildgebungsfähigkeiten von PFM wurden in verschiedenen Materialien häufig verwendet, wie die 180 ° -Domänenstruktur in Kaliumtitanat (KTP) beobachtet werden und kann das Verhalten dieser Strukturen auf der Mikro- und nanoskalige Skalen aufweisen.
PFM wurde erfolgreich auf die Analyse biologischer Materialien wie Zähne, Knochen und Kollagen angewendet, was darauf hindeutet, dass die potenzielle Piezoelektrizität in biologischen Materialien eine wichtige Rolle in ihrer Mechanobiologie spielen kann.
Advanced PFM -Modus
Zusätzlich zum Basis -PFM -Formular haben Wissenschaftler eine Vielzahl fortschrittlicher Modi wie Flash PFM (Stroboscopic PFM) und Contact Resonance PFM (Contact Resonance PFM) entwickelt.Mit diesen erweiterten Technologien können Benutzer nanoskalige Merkmale und dynamische Prozesse genauer erkennen.
Schlussfolgerung
Kurz gesagt, die PFM -Technologie hat die traditionelle Bildgebungstechnologie sowohl auf dem Micro als auch im Nanoskala auf ein ganz neues Niveau gebracht.Dies verbessert nicht nur unser Verständnis der internen Struktur von Materialien, sondern bietet auch mehr Möglichkeiten für die zukünftige materielle Entwicklung und Anwendung.Sind Sie neugierig, wie sich dies auf unser Verständnis und unsere Anwendung der Materialwissenschaft auswirkt, während wir uns auf die Reise der mikroskopischen Welt befassen und sich einer solchen fortschrittlichen Technologie gegenübersehen?
