Instrumental Analysis AFM 결과보고서

소개

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목차

1. 이론적 배경 및 실험 방법 (Theoretical background and experimental procedure)
A. 이론적 배경
B. 실험 방법

2. 실험 결과 (Experimental results)
A. PDMS roughness
B. PDMS 3D image
C. PDMS TOPO

3. 실험 결과 분석 및 고찰 (Analysis and discussions)
A. 실험 결과
B. AFM 의 장점과 단점

4. 결론 (Conclusion)

본문내용

i. AFM (Atomic force microscope)
AFM 은 sample 과 cantilever 사이에 작용하는 van der waals force 를 이용하여 시료 표면의 roughness 를 측정하는 방법이다. 플라스틱, 고무, 섬유 등의 다양한 미세 표면 구조의 roughness 측정이 가능하며 물리적 표면 특성 뿐만 아니라 전기적 표면 특성 등에 대해서도 측정이 가능하다. 광학현미경과 전자현미경보다 0.1nm 수준의 더 좋은 분해능을 갖으며 진공이 아닌 상압 (real space)에서 측정 가능하다는 장점을 갖는다. 또한 cantilever 와 sample 사이의 미세한 힘을 이용하기 때문에 측정 가능한 sample 이 도체에서 부도체로 확장되었다.
AFM 은 크게 contact mode 와 non-contact mode 로 구분된다. Contact mode 에서는 tip 과 sample surface 가 접촉하며 van der waals 에 의해 척력이 이용된다. Tip 과 표면 사이의 힘이 일정하고 척력에 의해 cantilever 가 휘어지는 정도를 PSDS 로 측정해 roughness 구할 수 있다. Non contact mode 는 tip 이 특정파장(고유진동수)에서 위아래로 움직이면서 sample surface 에 접촉하지 않으며 van der waals 에 의해 인력이 이용된다. Tip 의 진동 진폭은 표면에 흡수된 species 를 넘을 때 변하게 되고 sample 과 전도성 있는 tip 사이에 전압을 가하면, 정전기력이 발생하고 cantilever 의 resonance frequency 변화로 측정된다.

ii. 작동원리 : van der waals force
먼저 sample 과 cantilever 거리가 수 nm 이내가 될 수 있도록 cantilever 를 sample 에 접근시킨다.

참고자료

· 화공실험메뉴얼
· 구자용, 김달현.(2002).AFM 에서의 미세 힘 측정의 원리 및 응용.한국정밀공학회지,19(3),13-18.
· 정희원, 김수경, 박건순, 오형렬, 김진용, 심종엽, 권대갑. (2000). 원자현미경(AFM)의 진동해석. 한국소음진동공학회 학술대회논문집, () ,643-648.
· Peter Atkins., Julio de Paula. (2014). Atkins’ Physical Chemistry (10th ed.). Oxford. Chapter 22.
· KEYENCE. https://www.keyence.com/ss/products/microscope/roughness/surface/sku-kurtosis.jsp
· 강원호. (2011). 원자간력현미경으로 생체분자를 본다. 한국과학기술정보원.