ИСТИНА

Методы зондовой микроскопии в исследованиях 2D-наноразмерных структур для преобразователей, накопителей энергии и катализа Яминский И.В., Ахметова А.И., Синицына О.В., Мешков Г.Б. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» Ключевые слова: сканирующая зондовая микроскопия, пьезоэлектрохимическая микроскопия, наноструктура поверхности, нанокапилляры, катод, катализатор, анодное окисление. Разработана экспериментальная установка по химической модификации поверхности углеродных материалов методом локального анодного окисления в системе с контролируемыми внешними параметрами (температура, влажность, состав воздушной атмосферы) с точностью литографического рисунка на уровне единиц нанометра. Получены литографические рисунки наноструктурированной поверхности масштаба единиц – десятков микрон, состоящей из графита и оксида графита. Предложено новое направление химической модификации углеродных материалов графита и графена на основе сканирующей капиллярной микроскопии. В этом случае адресная доставка реагентов осуществлялась с помощью одноканального или многоканального нанокапилляра с выходным диаметром от 10 до 100 нм. Изучение кинетики интеркаляции и деинтеркаляции ионов лития из материала катода аккумулятора было проведено с помощью сканирующего капиллярного микроскопа, в котором ионы лития подавались через нанокапилляр. Был использован метод атомно-силовой микроскопии для наблюдения интеркаляции серной кислоты с образованием блистеров на поверхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и высокосовершенного пиролитического графита (ВСПГ). Различие ВОПГ и ВСПГ состоит в технологии получения материала. В результате, ВСПГ имеет более совершенную структуру с меньшим содержанием дефектов на поверхности, в том числе ступеней скола. После химического окисления по методу Хаммерса на поверхности ВСПГ, в отличие от ВОПГ, формируются блистеры. Установление взаимосвязи между топографией поверхности и ее электрофизическими свойствами с пространственным разрешением на уровне единиц нанометров реализовано при совмещении нескольких режимов сканирующей зондовой микроскопии: одновременном измерении топографии образца и распределения нескольких локальных параметров его поверхности (сопротивления растекания, поверхностного заряда, электрического тока и пр.). Определение локального тока заряда/разряда проведено с помощью сканирующей капиллярной (ион-проводящей) микроскопии. Оценка общего числа циклов заряда/разряда для локальных областей катода с помощью сканирующей зондовой микроскопии показала, что эта величина составляет 100 и более раз для случая, когда уменьшение тока не превышает 60%.