Language
Country/Area
No result found
Bagaimana cara menggunakan teknologi PFM untuk mengeksplorasi struktur mikro internal material? Pelajari rahasia resolusi tinggi!
Dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern, pemahaman mendalam tentang struktur mikro internal material telah menjadi salah satu fokus banyak bidang penelitian. Piezoresponse Force Microscopy (PFM) merupakan varian inovatif dari mikroskop gaya atom yang mampu mengambil gambar dan memanipulasi medan material piezoelektrik/feroelektrik pada resolusi tinggi. Artikel ini akan membahas prinsip pengoperasian dan aplikasi PFM serta mengungkap rahasia resolusi tingginya.
Prinsip dasar teknologi PFM
Teknologi PFM secara bertahap telah menarik perhatian luas sejak pertama kali diterapkan, terutama karena keunggulannya dalam berbagai bidang material feroelektrik, semikonduktor, dan bahkan biologi.
PFM memungkinkan peneliti untuk mengidentifikasi area dengan berbagai ukuran, mulai dari 100 × 100 μm2, hingga skala nano, sekaligus mengambil gambar topografi permukaan sampel.
Dalam operasi PFM yang umum, peneliti menggunakan probe konduktif yang tajam untuk menyentuh material piezoelektrik dan menerapkan tegangan AC ke probe untuk merangsang deformasi sampel. Defleksi probe dideteksi oleh metode deteksi fotodioda split standar dan didemodulasi oleh penguat lock-in untuk mencapai pencitraan resolusi tinggi.
Pengetahuan dasar tentang efek piezoelektrik
Efek piezoelektrik menggambarkan regangan yang dihasilkan oleh material saat medan listrik diterapkan. Efek ini memungkinkan PFM untuk mendeteksi perubahan listrik dan mekanis pada material. Mengambil BaTiO3 sebagai contoh, saat tegangan 1V diterapkan, akan terjadi perpindahan kecil, hanya 0,0856 nanometer. Perpindahan kecil seperti itu sulit ditangkap oleh sistem deteksi tradisional, jadi PFM menggunakan teknologi penguncian fase untuk memisahkan sinyal target dari derau acak.
Berbagai mode pencitraan PFM
Teknologi PFM dapat dibedakan menjadi mode pencitraan vertikal dan lateral. Dengan membagi detektor fotodioda, PFM dapat memperoleh sinyal respons piezoelektrik dalam bidang dan luar bidang untuk menganalisis arah polarisasi material.
Dalam mode PFM vertikal, arah polarisasi dapat diidentifikasi dengan informasi fase, sedangkan dalam mode PFM lateral, komponen polarisasi dalam bidang dapat ditentukan.
Penerapan PFM dalam biomaterial
Penerapan teknologi PFM dalam biomaterial juga telah menunjukkan potensinya yang luas, seperti dalam studi gigi, tulang, paru-paru, dan serat kolagen tunggal. Piezoelektrik endogen dari material ini dapat memainkan peran penting dalam biologi mekanisnya. memainkan peran kunci dalam pembelajaran.
Pengantar mode PFM tingkat lanjut
Seiring dengan kemajuan teknologi, PFM juga telah meluncurkan berbagai mode tingkat lanjut, yang secara signifikan meningkatkan fleksibilitas dalam mendeteksi fitur skala nano. Misalnya, teknologi PFM berurutan waktu memungkinkan pencitraan instan dari peralihan material dengan menerapkan pulsa tegangan di atas tegangan kritis ke sampel dan kemudian melakukan pencitraan, yang menangkap proses peralihan instan.
Selain itu, teknologi PFM resonansi kontak meningkatkan rasio sinyal terhadap derau dari sinyal dengan menyesuaikan frekuensi yang diterapkan, sehingga mencapai akurasi pengukuran yang lebih tinggi. Teknologi PFM spektrum peralihan (SS) semakin memperluas jangkauan aplikasi PFM dan menyediakan deteksi sifat material di bawah medan listrik yang berbeda.
Kesimpulan
Perkembangan teknologi PFM dengan cepat mendorong penelitian dalam ilmu material, elektronik, dan bahkan biomedis. Teknologi ini dapat mengungkap misteri struktur internal berbagai material dengan resolusi tinggi, dan seiring dengan kemajuan teknologi, teknologi ini akan menghadirkan metode pengamatan dan penelitian yang lebih canggih. Di masa mendatang, di bidang atau teknologi baru apa PFM dapat terus mengerahkan potensinya yang kuat?
