Η AFM ενδυναμώνει την ερευνητική ομάδα να δημοσιεύσει πολλαπλές εργασίες σε κορυφαία διεθνή περιοδικά

Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Καθαρής Ενέργειας και Χημείας Καυσίμων, της Σχολής Χημικών Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Liaoning, δημοσίευσε διαδοχικά μια σειρά από τα τελευταία ερευνητικά ευρήματα στο κορυφαίο περιοδικό ενεργειακού υδρογόνου, International Journal of Hydrogen Energy, και στο έγκυρο περιοδικό χημείας διεπαφής, Journal of Colloid and Interface Science. Το πολυλειτουργικό Ατομικό Δυναμικό Μικροσκόπιο (AFM) AtomEdge Pro, που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από την Truth Instruments, παρείχε κρίσιμη χαρακτηριστική δυναμική φόρτισης νανοκλίμακας για την προαναφερθείσα έρευνα. Αξιοποιώντας την τεχνολογία in-situ photo-assisted Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM), έχει γίνει ένα βασικό εργαλείο για την αποκάλυψη των μηχανισμών ενίσχυσης της απόδοσης των υλικών.

Στιγμιότυπο της δημοσίευσης στο Journal of Colloid and Interface Science

Στιγμιότυπο των δημοσιεύσεων στο International Journal of Hydrogen Energy

Το μοντέλο οργάνου που χρησιμοποιήθηκε στη σειρά εργασιών (Truth Instruments, AtomEdge Pro)

Στην φωτοηλεκτροχημική έρευνα, οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που προκαλούνται από την αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και υλικών—όπως η διάσπαση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου και η ανάπτυξη νέων ηλιακών κυττάρων—εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη συμπεριφορά φόρτισης στην επιφάνεια και τις διεπαφές του υλικού. Η απόδοση του διαχωρισμού, της μεταφοράς και της ανασυνδυασμού των φορτίων καθορίζει άμεσα την τελική απόδοση της συσκευής. Η τεχνολογία KPFM προσφέρει μοναδικές δυνατότητες χαρακτηρισμού in-situ σε αυτόν τον τομέα, που αποδεικνύονται συγκεκριμένα στις ακόλουθες πτυχές:

• Ακριβής Χαρακτηρισμός Δομής Ζωνών: Το KPFM μπορεί να μετρήσει με ακρίβεια τη συνάρτηση εργασίας των φωτοηλεκτροδίων όπως TiO₂, BiVO₄ και περοβσκίτες. Αυτό επιτρέπει την ανάλυση βασικών παραμέτρων όπως η κάμψη ζώνης και η συγκέντρωση φορέων, παρέχοντας μια θεωρητική βάση για το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των υλικών.

• Οπτικοποίηση της Δυναμικής Φόρτισης:

  • Ανάλυση Χωρικής Ετερογένειας: Το KPFM αποκαλύπτει σαφώς την κατανομή δυναμικού σε διαφορετικούς κόκκους, όρια κόκκων και ελαττώματα στην επιφάνεια του υλικού. Προσδιορίζει «περιοχές υψηλής απόδοσης» για διαχωρισμό φορτίων και «παγίδες ανασυνδυασμού», παρέχοντας χωρική καθοδήγηση για την τροποποίηση του υλικού.

  • Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο υπό συνθήκες Operando: Με την εκτέλεση μετρήσεων KPFM in-situ υπό φωτισμό, οι διεργασίες παραγωγής, διαχωρισμού και συσσώρευσης φωτογενών φορτίων μπορούν να παρατηρηθούν σε πραγματικό χρόνο. Αυτό επιτρέπει επίσης την ποσοτική αξιολόγηση της φωτοτάσης και της χωρικής της κατανομής.

Εικόνες τοπογραφίας AFM και αντίστοιχες τρισδιάστατες προβολές δυναμικού επιφάνειας του φωτοανόδου που μετρήθηκαν με in-situ photo-assisted KPFM στο σκοτάδι και υπό φωτισμό.

• Μελέτες Συμπεριφοράς Διεπαφής: Στις ετεροδιασταυρώσεις ή στις διεπαφές ημιαγωγών-ηλεκτρολυτών, το KPFM μπορεί να ανιχνεύσει το ενσωματωμένο ηλεκτρικό πεδίο και τις διεργασίες μεταφοράς φορτίου. Αυτό αποκαλύπτει την ευθυγράμμιση επιπέδου ενέργειας και τους μηχανισμούς μεταφοράς, προσφέροντας άμεση απόδειξη για το σχεδιασμό της μηχανικής διεπαφής και των στρώσεων τροποποίησης.

• In-situ Πολυτεχνική Συσχέτιση: Το KPFM μπορεί να συνδυαστεί συνεργιστικά με μεθόδους όπως η in-situ φασματοσκοπία και οι θεωρητικοί υπολογισμοί για την κατασκευή ενός πολυδιάστατου, πολυ-κλίμακας ολοκληρωμένου συστήματος ανάλυσης. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια μιας φωτοηλεκτροχημικής αντίδρασης, το KPFM παρακολουθεί τις αλλαγές δυναμικού επιφάνειας σε πραγματικό χρόνο, η φασματοσκοπία Raman προσδιορίζει τα ενδιάμεσα αντιδράσεων και τα προσροφημένα είδη και οι θεωρητικοί υπολογισμοί προσομοιώνουν τη συμπεριφορά φόρτισης και τις διαδρομές αντίδρασης σε ατομικό/ηλεκτρονικό επίπεδο. Η συνέργεια αυτών των τριών τεχνικών επιτυγχάνει μια ανάλυση πλήρους αλυσίδας από μακροσκοπικά σήματα έως μικροσκοπικές δομές και θεωρητικά μοντέλα, ενισχύοντας σημαντικά το βάθος και την ακρίβεια της κατανόησης των πολύπλοκων μηχανισμών αντίδρασης.

Αξιολόγηση της πολυδιάστατης ανάλυσης μηχανισμού και της απόδοσης που συνδυάζει την in-situ φασματοσκοπία Raman με in-situ photo-assisted KPFM πειράματα.

Η τεχνολογία in-situ KPFM που είναι ενσωματωμένη στο AtomEdge Pro όχι μόνο ενισχύει σημαντικά την ικανότητα παρατήρησης της δυναμικής φόρτισης διεπαφής, αλλά παρέχει επίσης ισχυρή υποστήριξη δεδομένων για τον ορθολογικό σχεδιασμό υλικών και συσκευών υψηλής απόδοσης.

AtomEdge Pro Multifunctional Atomic Force Microscope

Το AtomEdge Pro μπορεί να εκτελέσει τρισδιάστατη απεικόνιση σάρωσης υλικών, ηλεκτρονικών συσκευών και βιολογικών δειγμάτων, επιτυγχάνοντας χαρακτηρισμό μορφολογίας επιπέδου υπο-angstrom. Διαθέτει πολλαπλούς τρόπους λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένης της επαφής, της χτύπησης και της μη επαφής, παρέχοντας στους χρήστες πιο ευέλικτες και ακριβείς λειτουργικές επιλογές. Επιπλέον, ενσωματώνει διάφορους λειτουργικούς τρόπους όπως Magnetic Force Microscopy (MFM), Electrostatic Force Microscopy (EFM), Scanning Kelvin Probe Microscopy (SKPM) και Piezoresponse Force Microscopy (PFM), προσφέροντας ισχυρή σταθερότητα και εξαιρετική επεκτασιμότητα. Επιπλέον, οι λειτουργικές μονάδες μπορούν να προσαρμοστούν ευέλικτα σύμφωνα με τις ανάγκες των χρηστών, παρέχοντας στοχευμένες λύσεις για συγκεκριμένους τομείς έρευνας και δημιουργώντας μια πλατφόρμα ανίχνευσης πολλαπλών χρήσεων, υψηλής απόδοσης.

Η συμβολή της Truth Instruments στη δημοσίευση εργασιών υψηλού επιπέδου από την ερευνητική ομάδα στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Liaoning σε κορυφαία διεθνή περιοδικά υπογραμμίζει για άλλη μια φορά τις ικανότητες ανακάλυψης εγχώριων επιστημονικών ερευνητικών οργάνων υψηλής τεχνολογίας. Στο μέλλον, η Truth Instruments θα συνεχίσει να εμβαθύνει την τεχνολογική της καινοτομία, προσφέροντας πιο ευέλικτα αρθρωτά σχέδια και πιο σταθερή απόδοση. Αυτό θα βοηθήσει τις κινεζικές ερευνητικές ομάδες να ξεκλειδώσουν περισσότερες ανακαλύψεις «από το 0 στο 1», καθιστώντας τα εγχώρια όργανα μια ζωτική δύναμη που υποστηρίζει την κορυφαία παγκόσμια έρευνα.