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Studio di film sottili molecolari con microscopia a forza atomica

Informazioni tesi

  Autore: Luigi Mangiacapra
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Milano - Bicocca
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze e tecnologie fisiche
  Relatore: Nice Terzi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 37

Questo lavoro di tesi sperimentale si è svolto in tre fasi:
• Studio e apprendimento dei principali aspetti teorici della microscopia a forza atomica (potenziale di Lennard-Jones e forze di disturbo);
• Misure effettuate con film sottili di sexifenyl (P6) su substrati di KAP (ftalato acido di potassio), mica e silice;
• Scrittura della tesi.

Naturalmente nella fase preliminare si è appreso il funzionamento della strumentazione nelle componenti principali: scanner piezoelettrico, cantilever e punta, le tre modalità di funzionamento e qualche cenno sul metodo utilizzato per rilevare la posizione relativa fra punta e campione.
Le scansioni sono state eseguite quasi tutte in modalità tapping perché è quella che dà i risultati migliori; si è provato a fare qualcosa in regime di contatto, ma non si sono neanche riportate le misure perché di qualità molto scarsa.
La scelta del sexifenile, un semiconduttore organico composto da sei gruppi fenile in linea, si è inserita in un’attività avviata già da tempo, dal gruppo di ricerca in cui si è lavorato, sullo studio delle molecole organiche. Questo, infatti, è un settore della microscopia a forza atomica tuttora in pieno sviluppo.
I substrati sono stati scelti in modo da studiare il tipo di deposizione su solidi cristallini, policristallini e amorfi. In particolare si è visto che le molecole di sexifenile quando trovano un cristallo ordinato, si depositano lungo certe direzioni preferenziali e anche quando gli aggregati raggiungono dimensioni pari a centinaia o migliaia di volte la cella unitaria del substrato, mantengono ugualmente tali direzioni. In presenza, invece, di un solido amorfo, la deposizione è totalmente disordinata (a isole), mentre in presenza di un substrato policristallino si ha una situazione intermedia: una parte del film riconosce un reticolo sottostante e si orienta, mentre un’altra parte si dispone come se il substrato non fosse un cristallo ordinato.
Infine sul cristallo di KAP (lamellare) sono state effettuate misure per rilevare l’altezza della cella unitaria e così pure per le molecole di sexifenile depositate sulla mica.

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4 Introduzione L’Atomic Force Microscope (AFM) è un tipo di microscopio sviluppato negli anni ’80 e fa parte di una famiglia di strumenti chiamata Scanning Probe Microscopes (SPMs) che viene usata per studiare le proprietà delle superfici di materiali allo stato solido, dalla scala atomica alla scala delle decine di micrometri. Presenta il vantaggio, rispetto ad altri tipi di microscopia a sonda, di poter studiare sia materiali conduttori che isolanti. Inoltre, a seconda che la scansione sia effettuata a bassa risoluzione o ad alta risoluzione, si possono trarre due diversi tipi di informazioni: nel primo caso è utile per capire il modo di crescita di un film sottile, per misurarne la rugosità e per osservare eventuali alterazioni della superficie nel tempo; nel secondo caso, invece, fornisce un’immagine nello spazio diretto del reticolo cristallino superficiale. Mentre lo studio delle proprietà superficiali dei campioni rigidi e dei materiali inorganici è abbastanza consolidata, lo studio dei materiali organici è ancora in pieno sviluppo. In questo lavoro di tesi l’AFM è stato utilizzato a bassa risoluzione per studiare sperimentalmente la morfologia di film sottili di molecole di P6-sexiphenyl depositati su diversi tipi di solidi.

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Parole chiave

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atomica
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