Nanoscale iron films of different thicknesses and at different spatial scales were studied using two alternative methods: atomic force microscopy and scanning tunneling microscopy. It was revealed that the surface morphology and fractal dimension depend not only on the film thickness but also on the deposition conditions and subsequent digital processing. It was concluded that the surface has a highly developed relief, which corresponds to high values of the fractal dimension. A hypothesis was put forward that the presence of iron oxides on the surface of the studied samples significantly affects their morphology, contributing to the formation of a complex and highly developed relief. These oxides lead to the formation of some structural inhomogeneities, which lead to the observation of agglomerates in a fairly wide range of fractal dimension values (from 2,49 to 2,94) on the film surface, i.e. oxides contribute to the aggregation of particles, creating a more complex surface structure. In addition, a method of separating agglomerates allowed us to record an increase in the value of the fractal dimension, which indicates the efficiency of separating and studying individual complex surface objects. Thus, for nanosized iron films, it becomes important to take into account the effects of oxidation and agglomeration of surface elements when analyzing them and choosing a method for obtaining them to identify structures with a certain value of the fractal dimension.

Some patterns of formation of the fractal relief of nanosized molybdenum films on the mica surface are considered using the atomic force microscopy. The tools and techniques for post-processing and analyzing 2D images acquired through this specific research methodology have been thoroughly investigated. The significance of the contributions of errors and uncertainties to the final outcome of the acquired data is discussed. Additionally, a threshold detection method was applied to analyze the fractal dimension, allowing for the identification of areas of interest and exclusion of noise components, as well as regions not having scientific significance. The fractal dimension of the obtained agglomerates was determined at various scales, ranging from 0,5 to 3 mu m. The next value D-c = 2,19 and D-c = 2,45 were obtained for the original images; D-c = 2,13 and D-c = 2,45, respectively, for the images processed using the threshold detection method. The obtained data provide prospects for further research and development of novel methods for synthesizing materials with specific properties.

В данной работе с использованием различных программных продуктов Gwyddion, Mountains 9 DigitalSurf, Image Analysis P9, а также собственной разработки FractalSurface проанализированы возможности расчёта фрактальной размерности для различных типов данных с помощью нескольких методов подсчёта (метод подсчёта кубов, метод триангуляции, метод вариации, метод спектра мощности, метод «скейлинг» анализа, метод морфологических огибающих) и возможности по работе с полученными значениями, такими, как: выделение линейного участка графика для пересчёта итогового значения размерности, применение матричных конволюционных фильтров с различными ядрами свёртки для обработки изображений и пакетный анализ исследуемых изображений. На текущий момент времени нет программного продукта, который бы удовлетворял всем требованиям проведения анализа изображений на наличие самоаффинных структур, однако наличие достаточного функционала в основном зависит от типа исследования. Проведённый сравнительный анализ получаемых результатов позволяет оценить возможности программного продукта для дальнейшего использования в качестве инструментов для: автоматизации процесса определения фрактальной размерности, первичной обработки изображений. In this paper, using various software products (Gwyddion, Mountains 9 DigitalSurf, Image Analysis P9) as well as our own program FractalSurface, we analyzed the possibilities of calculating the fractal dimension for various types of data using several numerical methods (cube counting method, triangulation method, variation method, as well as methods of the spectrum power, «scaling» analysis, morphological envelopes) and the possibilities for their working with the obtained values, such as: selecting a linear section of the graph for recalculating the final value of dimension, using matrix convolutional filters with different convolution kernels for image processing and of the batch analysis of the studied images. At the current time, there is no software product that would satisfy all the requirements for image analysis for the presence of self-affine structures, however, the availability of sufficient functionality mainly depends on the type of study. The comparative analysis of the obtained results allows us to evaluate the capabilities of the software product for further use as tools for automating the process of determining the fractal dimension and of the primary image processing.

В данной работе методом молекулярной динамики с использованием потенциала сильной связи проведено моделирование процесса молекулярно-лучевой эпитаксии с целью определения закономерностей при формировании фрактальных металлических пленок платины на поверхности родия. Установлена возможность формирования фрактальных структур как в островковых пленках платины на поверхности родия, так и в сплошной пленке. Установлены параметры компьютерного эксперимента, определяющие переход от отдельных островковых пленок к сплошной пленке в указанной системе. С использованием различных программных продуктов Gwyddion и Image Analysis, а также собственной разработки FractalSurface проанализирован диапазон изменения фрактальной размерности при различных условиях молекулярно-динамического эксперимента методом подсчета кубов. Полученные значения фрактальной размерности в целом находятся в приемлемом согласии между собой, однако существует ряд исключений, которые обсуждаются более подробно. Сравнительный анализ получаемых результатов позволяет формулировать рекомендации для методики создания, корректировки и прецизионного контроля при «выращивании» структур с заданной морфологией поверхности. In this work, the molecular dynamics method and the tight-binding potential are used to simulate the process of molecular beam epitaxy in order to determine the regularities in the formation of fractal platinum metal films on the rhodium surface. The possibility of formation of fractal structures both in island platinum films on the rhodium surface and in a continuous film has been established. The parameters of the computer experiment, which determine the transition from individual island films to a continuous film in the indicated system, have been established. Using various software products Gwyddion and Image Analysis, as well as our own software FractalSurface, the range of changes in the fractal dimension has been analyzed under various conditions of a molecular dynamics experiment by the method of cube counting. The obtained values of the fractal dimension are generally in acceptable agreement with each other; however, there is a number of exceptions, which are discussed in more detail. A comparative analysis of the results obtained allows one to formulate recommendations for the methodology for creating, adjusting and precision control when «growing» structures with a given surface morphology.

В данной работе методом молекулярной динамики с использованием потенциала сильной связи проведено моделирование процесса молекулярно-лучевой эпитаксии с целью определения закономерностей при формировании фрактальных металлических пленок на твердой поверхности. В качестве подложки использовалась медь, пленка формировалась из атомов золота. Показана возможность формирования фрактальных структур в островковой пленке золота на поверхности меди. Различными аналитическими методами с использованием программного продукта Gwyddion проанализирован диапазон изменения фрактальной размерности при различных условиях молекулярно-динамического эксперимента. In this work, molecular dynamics method and the tight binding potential was used to simulate the process of the molecular beam epitaxy in order to determine regularities in the formation of fractal metal films on a solid surface. Copper was used as a substrate, the film was formed from gold atoms. The possibility of formation of fractal structures in an island gold film on the copper surface is shown. Various analytical methods using the Gwyddion software product have used to analyze a range of changes in the fractal dimension under different conditions of molecular dynamics experiment.