AFM ช่วยให้ทีมวิจัยสามารถตีพิมพ์บทความหลายฉบับในวารสารนานาชาติชั้นนำ

เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยจากสถาบันวิจัยพลังงานสะอาดและเคมีเชื้อเพลิง คณะวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเหลียวหนิง ได้เผยแพร่ผลการวิจัยล่าสุดชุดหนึ่งในวารสารพลังงานไฮโดรเจนชั้นนำ International Journal of Hydrogen Energy และวารสารเคมีอินเทอร์เฟซที่เชื่อถือได้ Journal of Colloid and Interface Science กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมแบบมัลติฟังก์ชัน AtomEdge Pro ที่พัฒนาโดย Truth Instruments ได้ให้การจำแนกคุณลักษณะไดนามิกส์ประจุไฟฟ้าขนาดนาโนสเกลสำหรับงานวิจัยดังกล่าว โดยใช้เทคโนโลยี Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) ที่ช่วยในการถ่ายภาพในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) ทำให้กลายเป็นเครื่องมือหลักในการเปิดเผยกลไกการเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ

ภาพหน้าจอสิ่งพิมพ์ใน Journal of Colloid and Interface Science

ภาพหน้าจอสิ่งพิมพ์ใน International Journal of Hydrogen Energy

รุ่นเครื่องมือที่ใช้ในชุดเอกสาร (Truth Instruments, AtomEdge Pro)

ในการวิจัยด้านโฟโตอิเล็กโทรเคมี ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าที่เกิดจากการโต้ตอบระหว่างแสงและวัสดุ เช่น การแยกน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนและการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดใหม่ ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของประจุไฟฟ้าที่พื้นผิวและอินเทอร์เฟซของวัสดุ ประสิทธิภาพของการแยก การขนส่ง และการรวมตัวของประจุไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพสูงสุดของอุปกรณ์ เทคโนโลยี KPFM นำเสนอความสามารถในการจำแนกคุณลักษณะในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) ที่ไม่เหมือนใครในสาขานี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านต่างๆ ดังนี้:

• การจำแนกโครงสร้างแถบที่แม่นยำ: KPFM สามารถวัดฟังก์ชันการทำงานของวัสดุโฟโตอิเล็กโทรดได้อย่างแม่นยำ เช่น TiO₂, BiVO₄ และเพอรอฟสไกต์ ซึ่งช่วยให้สามารถวิเคราะห์พารามิเตอร์สำคัญ เช่น การโค้งงอของแถบและการกระจุกตัวของตัวพา ซึ่งเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการออกแบบและการปรับปรุงวัสดุ

• การมองเห็นไดนามิกส์ของประจุไฟฟ้า:

  • การวิเคราะห์ความไม่เป็นเนื้อเดียวกันเชิงพื้นที่: KPFM เปิดเผยการกระจายศักย์ไฟฟ้าทั่วทั้งเกรน ขอบเกรน และข้อบกพร่องบนพื้นผิววัสดุอย่างชัดเจน ระบุ "บริเวณที่มีประสิทธิภาพสูง" สำหรับการแยกประจุไฟฟ้าและ "กับดักการรวมตัวใหม่" ซึ่งให้คำแนะนำเชิงพื้นที่สำหรับการปรับเปลี่ยนวัสดุ

  • การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ภายใต้สภาวะ Operando: โดยทำการวัด KPFM ในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) ภายใต้การส่องสว่าง กระบวนการสร้าง การแยก และการสะสมประจุไฟฟ้าที่เกิดจากการถ่ายภาพสามารถสังเกตได้แบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถประเมินปริมาณโฟโตโวลต์และรูปแบบการกระจายเชิงพื้นที่ได้

ภาพท็อปโปกราฟี AFM และการฉายภาพศักย์ไฟฟ้าพื้นผิว 3 มิติที่สอดคล้องกันของโฟโตแอโนดที่วัดโดย KPFM ที่ช่วยในการถ่ายภาพในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) ในที่มืดและภายใต้การส่องสว่าง

• การศึกษาพฤติกรรมอินเทอร์เฟซ: ที่เฮเทอโรจังก์ชันหรืออินเทอร์เฟซสารกึ่งตัวนำ-อิเล็กโทรไลต์ KPFM สามารถตรวจสอบสนามไฟฟ้าในตัวและกระบวนการถ่ายโอนประจุไฟฟ้า ซึ่งเผยให้เห็นการจัดตำแหน่งระดับพลังงานและกลไกการขนส่ง ซึ่งเป็นหลักฐานโดยตรงสำหรับการออกแบบวิศวกรรมอินเทอร์เฟซและชั้นปรับเปลี่ยน

• สหสัมพันธ์แบบหลายเทคนิคในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ): KPFM สามารถทำงานร่วมกับวิธีการต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปีในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) และการคำนวณทางทฤษฎี เพื่อสร้างระบบการวิเคราะห์แบบหลายมิติและหลายระดับ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างปฏิกิริยาโฟโตอิเล็กโทรเคมี KPFM จะติดตามการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าพื้นผิวแบบเรียลไทม์ สเปกโทรสโกปีรามานระบุสารตัวกลางของปฏิกิริยาและสปีชีส์ที่ดูดซับ และการคำนวณทางทฤษฎีจำลองพฤติกรรมของประจุไฟฟ้าและเส้นทางปฏิกิริยาในระดับอะตอม/อิเล็กทรอนิกส์ การทำงานร่วมกันของเทคนิคทั้งสามนี้ทำให้เกิดการวิเคราะห์แบบเต็มรูปแบบตั้งแต่สัญญาณมหภาคไปจนถึงโครงสร้างจุลภาคและแบบจำลองทางทฤษฎี ซึ่งช่วยเพิ่มความลึกและความแม่นยำในการทำความเข้าใจกลไกปฏิกิริยาที่ซับซ้อนอย่างมาก

การประเมินการวิเคราะห์กลไกแบบหลายมิติและประสิทธิภาพโดยการรวมสเปกโทรสโกปีรามานในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) เข้ากับการทดลอง KPFM ที่ช่วยในการถ่ายภาพในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ)

เทคโนโลยี KPFM ในสภาพแวดล้อมจริง (in-situ) ที่รวมอยู่ใน AtomEdge Pro ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความสามารถในการสังเกตไดนามิกส์ของประจุไฟฟ้าที่อินเทอร์เฟซอย่างมีนัยสำคัญเท่านั้น แต่ยังให้การสนับสนุนข้อมูลที่แข็งแกร่งสำหรับการออกแบบวัสดุและอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพสูงอย่างสมเหตุสมผล

กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมแบบมัลติฟังก์ชัน AtomEdge Pro

AtomEdge Pro สามารถทำการถ่ายภาพ 3 มิติของวัสดุ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และตัวอย่างทางชีวภาพ โดยทำการจำแนกคุณลักษณะทางสัณฐานวิทยาในระดับต่ำกว่าอังสตรอม มีโหมดการทำงานหลายโหมด รวมถึงการสัมผัส การแตะ และไม่สัมผัส ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้มีตัวเลือกการทำงานที่ยืดหยุ่นและแม่นยำยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังรวมโหมดการทำงานต่างๆ เช่น Magnetic Force Microscopy (MFM), Electrostatic Force Microscopy (EFM), Scanning Kelvin Probe Microscopy (SKPM) และ Piezoresponse Force Microscopy (PFM) ซึ่งให้ความเสถียรที่แข็งแกร่งและความสามารถในการขยายที่ยอดเยี่ยม นอกจากนี้ โมดูลการทำงานยังสามารถปรับแต่งได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการของผู้ใช้ โดยนำเสนอโซลูชันเป้าหมายสำหรับสาขาวิจัยเฉพาะ และสร้างแพลตฟอร์มการตรวจจับแบบมัลติฟังก์ชันและมีประสิทธิภาพสูง

การมีส่วนร่วมของ Truth Instruments ในการเผยแพร่เอกสารระดับสูงโดยทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเหลียวหนิงในวารสารนานาชาติชั้นนำอีกครั้งเน้นย้ำถึงความสามารถในการก้าวกระโดดของเครื่องมือวิจัยทางวิทยาศาสตร์ระดับไฮเอนด์ในประเทศ ในอนาคต Truth Instruments จะยังคงเจาะลึกนวัตกรรมทางเทคโนโลยี โดยนำเสนอการออกแบบโมดูลาร์ที่ยืดหยุ่นมากขึ้นและประสิทธิภาพที่เสถียรยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยให้ทีมวิจัยของจีนค้นพบสิ่งใหม่ๆ "จาก 0 ถึง 1" มากขึ้น ทำให้เครื่องมือในประเทศเป็นพลังสำคัญที่สนับสนุนการวิจัยระดับโลกชั้นนำ