ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии

им. А. Д. Мясникова

Заведующий кафедрой: д.м.н., профессор А. И. Бежин

Выполнила: Студентка IV курса,

группы №14, лечебного факультета

М.В. Ряшенцева

Тема: Исследование поверхности полимерных мембран методами атомно-силовой микроскопии.

Курсовая работа.

Научный руководитель:

к.м.н., доцент кафедры оперативной хирургии и топографической анатомии

В. А. Липатов

Курск – 2013 г.

Оглавление.

Актуальность исследования…………………………………………………3

Цель исследования……………………………………………………………4

Задачи исследования………………………………………………………….4

Глава 1. Обзор литературы …………………………………………………...5

1.1 Общие сведения о силовых- атомных микроскопах……………...5

1.2 Общая схема строения зондового микроскопа.. …………………7

1.3 Принцип работы атомно-силового микроскопа…………………8

1.4 Режимы и методы работы атомно-силового микроскопа………..9

Глава2……………………………………………………………………… 12

2.1 Материалы и методы исследования…………………………12

2.2 Результаты исследования……………………………………….13

2.2.1 Анализ структуры поверхности полимерных мембран……..13

2.2.2 Исследование электропроводности полимерных мембран…24 Актуальность исследования.

К расширяющейся сейчас сфере использования мембранных процессов следует отнести медицину. Мембранные аппараты типа искусственной почки, оксигенаторов, гемодиализа и др. достаточно широко распространены. Мембраны применяются как искусственная кожа, в частности, как покрытия ожогов и ран. Селективные мембраны используются как наружные оболочки капсул – лекарственное депо. В медицинской сфере нашли применения мембранные аппараты разделения атмосферного воздуха (обогащение или обеднение воздуха кислородом). Возможно мембранные системы окажутся полезными для выделения ксенона (наркоз) и радона (бальнеология) из воздуха.

Однако исследование механических свойств полимерных пленок (измерение модуля Юнга, коэффициента Пуассона и т.д.) до недавнего времени вызывало затруднение в связи с отсутствием подходящей для этого базы. Поскольку пленки тонкие и гибкие, для регистрации их деформаций требуются изучение новых аспектов.

В частности, для исследования деформаций поверхности пленок может быть использована атомно-силовая микроскопия, за которой в последние годы закрепился статус одного из основных методов исследования поверхности твердых тел. Ее основное преимущество перед другими видами микроскопии (оптической, электронной, Оже) состоит в том, что она позволяет получить трехмерное изображение, т.е. предоставляет информацию о структуре и микрорельефе поверхности. Хотя этот метод применяется для изучения чрезвычайно широкого класса объектов (макромолекул, биологических объектов, наноструктур), лишь в нескольких работах он был использован для прямого изучения деформаций полимеров.

Цель исследования.

• исследовать поверхностные свойства полимерных мембран методами атомно-силовой микроскопии.

• Исследовать электрические свойства полимерных мембран методами атомно-силовой микроскопии.

Задачи исследования.

• исследовать электропроводность данных образцов методами атомно-силовой микроскопии

• исследовать структурную характеристику данных образцов методами атомно-силовой микроскопии;

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Общие сведения о силовых- атомных микроскопах.

В 1981 году Герхард Бинниг и Хайнрих Рёрер из лаборатории IBM в Цюрихе представили миру сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). С его помощью были получены поразившие всех изображения поверхности кремния в реальном масштабе. Человек впервые смог увидеть атомы и прикоснуться к ним[1–3].

Развивая идеи, заложенные в СТМ, в 1986 году Герхард Бинниг, Калвин Куэйт и Кристофер Гербер создают атомно-силовой микроскоп(АСМ),

благодаря которому были преодолены присущие СТМ ограничения[4, 5].

В свою очередь АСМ стал родоначальником широкого семейства сканирующих зондовых устройств и использующих их технологий, которое продолжает увеличиваться и по сей день. В том же 1986 г. Г. Бинниг и Х.Рёрер были удостоены Нобелевской премии в области физики за открытие принципа туннельной, атомно-силовой и световой сканирующей микроскопии[3].

Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) – таково общее название такого типа устройств– используются сегодня в широком диапазоне дисциплин, включающем как фундаментальную науку о поверхности, так и традиционный анализ шероховатости поверхности. Не менее эффектно применение СЗМ- технологий для построения трехмерных изображений– от атомов до микронных образований на поверхности биологических объектов.

Сканирующий зондовый микроскоп— это инструмент со множеством возможностей. С его помощью можно строить реальные трехмерные изображения с широким динамическим диапазоном, охватывающим традиционные «сферы деятельности» оптических и электронных микроскопов. Это также и профилометр с беспрецедентным разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп может измерять такие физические свойства, как, например, проводимость поверхности, распределение статических зарядов, магнитных полей и модуля упругости, свойства смазочных пленок и др. Современные приложения СЗМ весьма разнообразны[6–12].

Изображения, получаемые с помощью СЗМ, относятся к разряду создаваемых микроскопическими методами образам, которые достаточно легко интерпретировать. В случае электронного или оптического микроскопа принцип получения изображения базируется на сложных электромагнитных дифракционных эффектах. Поэтому иногда могут возникнуть затруднения при определении, является ли некоторый элемент микрорельефа поверхности выступом или впадиной. Напротив, СЗМ регистрирует истинно трехмерные параметры. На СЗМ-изображении выступ однозначно предстает выступом, а впадина ясно видна как впадина. На получаемых при помощи оптических или электронных микроскопов изображениях, например, плоского образца, состоящего из чередующихся отражающих и поглощающих участков, могут возникать искусственные изменения контрастности. Атомно-силовой микроскоп, в свою очередь, практически безразличен к изменениям оптических или электронных свойств и дает информацию об истинной топографии поверхности.