Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
«Слепой» кот Базилио, использующий специальную палочку для ощупывания дороги впереди себя («Лиса Алиса и Кот Базилио», иллюстрация Олега Бухарова)
Аллегорическое представление персонажей наномира во время сеанса сканирующей зондовой микроскопии (компания Micromasch)
Принципиальная схема и общий вид атомно-силового микроскопа (НТ-МДТ)
Возможности СЗМ.

Нанотехнология. Азбука для всех. (проект)

Ключевые слова:  наноазбука, наноматериалы, нанотехнология, образование, сканирующая зондовая микроскопия

Автор(ы): Факультет Наук о Материалах МГУ

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

03 марта 2007

ПРОЕКТ
«Нанотехнология. Азбука для всех»
(Факультет Наук о Материалах МГУ им.М.В.Ломоносова)




В 2007 г. будет осуществлена подготовка и публикация массовым тиражом научно-популярной книги «Нанотехнологии. Азбука для всех» (100 страниц, стоимостью ~100 руб, тираж ~100 000 экземпляров). В рамках подпроекта будет также создан электронный гипертекстовый иллюстрированный аналог Азбуки на оптическом носителе (виртуальный гид по нанотехнологиям). По всем вопросам и с предложениями обращаться к Андрею Анатольевичу Елисееву (eliseev@inorg.chem.msu.ru).

Текст ВВЕДЕНИЯ (академик Ю.Д.Третьяков)

Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ)

(пример макета статьи)

Для того, чтобы увидеть атом, существует, как считается, громоздкий и дорогой электронный микроскоп. Однако, несмотря на известную поговорку, не всегда лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. В ряде случаев можно получить больше информации, если атом .... ощупать, в буквальном смысле. Для этого и существует сканирующая зондовая микроскопия. Зонд – это микроскопический, чрезвычайно чувствительный щуп, который пробегает, сканирует, шероховатости поверхности атомарного размера. Более того, в ряде случаев зонд физически может двигать атомы.

В основе сканирования или «ощупывания» лежит достаточно простой принцип – атомы острия щупа «чувствуют» атомы, находящиеся на поверхности, тем сильнее, чем ближе они находятся друг к другу. Это похоже на то, как отталкиваются два сухих воздушных шарика, наэлектризованные о шерстяной свитер или волосы. В случае СЗМ возникающие силы межатомного взаимодействия чуть-чуть изменяют положение щупа и это можно обнаружить за счет чувствительных детекторов. Подобным образом мы ощущаем приближающийся наэлектризованный воздушный шарик, который еще даже не коснулся наших волос. Другой известным всем пример – мошенник кот Базилио из сказки «Золотой ключик», который шел и «вслепую» ощупывал дорогу впереди себя специальной палочкой. Иглы СЗМ как правило, именно «вслепую», без всякого мошенничества, ощупывают поверхность.

Первый сканирующий зондовый микроскоп был придуман на кончике пера и затем создан в 1982 году Г. Биннигом и Г. Рорером из Цюрихского отделения фирмы IBM. Этот микроскоп, правда, регистрировал не изменение положения острого щупа, но изменение так называемого туннельного тока, возникающего за счет «проскока» электронов, происходящего- между поверхностью материала и сверхтонкой иглой, как только она приближается к поверхности на расстоянияе, сравнимое с межатомным. Движение образца над поверхностью образца осуществлялось с помощью специальных «пьезодвигателей», способных создавать запрограммированные компьютером перемещения с шагом в сто миллиардные доли метра. Столь необычный и чрезвычайно эффективный способ исследования поверхности очень быстро был оценен научной общественностью и в 1986 году Бинниг и Рорер получили нобелевскую премию за разработку «сканирующего туннельного микроскопа» (СТМ). С появлением СТМ, а в последствии «атомно-силового микроскопа» (АСМ, 1986 г.) и других модификаций сканирующих зондовых техник стало возможным сделать новый шаг в изучении окружающего нас мира. Современные методы зондовой микроскопии позволяют изучать рельеф, состав и структуру с разрешением в доли ангстрем, “видеть” и перемещать единичные атомы и молекулы. За последнее десятилетие применение зондовой микроскопии позволило значительно расширить познания в различных областях физики, химии и биологии.

Основой всех типов сканирующей зондовой микроскопии является, как уже отмечалось, взаимодействие зонда с исследуемой поверхностью за счет механических, электрических или магнитных сил. Так, для «сканирующей туннельной микроскопии» откликом системы является туннельный ток, протекающий между зондом и сканируемой поверхностью, для «атомно-силовой микроскопии» – Ван-дер-Ваальсовы силы отталкивания зонда от поверхности, в случае «магнитно-силовой микроскопии» зонд реагирует на изменение магнитного поля над образцом, в «близкопольной микроскопии» оптические свойства образца детектируются через диафрагму находящуюся в ближней зоне источника фотонов и т.д. Природа взаимодействия и определяет принадлежность прибора к тому или иному члену семейства зондовых микроскопов.

Процесс сканирования осуществляется путем линейной (построчной) развертки прямоугольного или квадратного участка поверхности по координатам X и Y, тогда как измеряемый сигнал коррелирует с положением зонда над образцом по координате Z. В зависимости от принципа измерения сигнала различают два способа исследования поверхности методом СЗМ:

Метод постоянной высоты заключается в точном измерении величины взаимодействия щупа и поверхности в процессе сканирования при постоянном расстоянии между зондом и поверхностью образца. В результате получают зависимость интенсивности регистрируемого сигнала от положения зонда над образцом.

Метод постоянного взаимодействия заключается в измерении координаты зонда Z над образцом в процессе сканирования при постоянной интенсивности рабочего взаимодействия, которое задается путем обратной связи. В результате получают зависимость расстояния между зондом и поверхностью образца Z|I=const(X,Y) при постоянной интенсивности сигнала от положения зонда над образцом. Однако полученный этим методом массив данных не отображает реальной картины топографии поверхности. Метод постоянного взаимодействия обычно используется для исследования корреляции топографического контраста с другими типами рабочих взаимодействий (как, например, ориентации магнитных доменов, напряженности электростатического поля над образцом и т.д.).

См. также Инновационные услуги факультета наук о материалах



Средний балл: 8.7 (голосов 6)

 


Комментарии
Соколов Петр Сергеевич, 22 марта 2007 18:46 
Ну если кроме этой книги на русском языке ничего больше не выпускали то безусловно надо обновить озвученное выше издание...оно было безусловно знаковым, книга получилась не плохая (хоть и мало доступная по цене и тиражу).
Дай Бог, что бы у этого Начинания судьба сложилась лучше.
Соколов Петр Сергеевич, 22 марта 2007 18:57 
И ещё, что странно, почему то остается мало известными книги отечественного фантаста А.Лазаровича. http://www.webcenter.ru/~lazarevicha/main_r.htm

И философско-социальные проблемы нанотехнологий ими подниманые... http://www.webcenter.ru/~lazarevicha/nanotech.htm
Трусов Л. А., 27 марта 2007 13:07 
главное, чтоб картинки были гламурные и небоянистые )))
Соколов Петр Сергеевич, 27 марта 2007 13:24 
КАВ, ну почему же...
на мой взляд, научная фантастика и прогнозирование должны идти рядом, и одно является следствием другого, вместе они единое целое.
Вот например, солидный журнал "Химия и жизнь" проводит ежегодный конкурс: http://zhurn...nenia.shtml
По-моему, даже если "Наноазбука" будет издана, от этого будет немного пользы - пространственная философия "на тему" науки не привлечет много читателей.
Я еще могу понять, как на пальцах можно объяснить СЗМ, но как в общих словах говорить о квантовых эффектах в нанообъектах (например, углеродных нанотрубках), это мне неведомо. А именно квантовые эффекты, описываемые квантовой теорией поля, представляют фундаментальный интерес.
Или я не прав?
Книга еще не вышла, но уже вызывает бурные дискуссии. Это уже успех.
No comments...
Соколов Петр Сергеевич, 30 марта 2007 20:21 
Это то да, безусловно правильно, т.к. все душой болеют и радеют за успех сего начинания.
Офф-топ:
Я тут в одной книге нашел список сайтов-посвешшеных нано-тематике:
nanotechwire.com
www.ingenta.com
www.gii.co.jp
www.buscom.com
www.the-infoshop.com
www.nanotech-now.com
nanovip.com
www.cientifica.com
www.solgel.com
www.forbes.com
www.bccresearch.com
www.degussa.com
www.atomate.com
www.nanophase.com
www.azom.com

из книжки: Nanostructure control of materials
Edited by
R. H. J. Hannink and A. J. Hill. 2006.
сайт Дегуссы больше других понравился (анимированный и есть флеш-игры)..
Трусов Л. А., 05 апреля 2007 11:48 
Что касается "квантовых эффектов для всех", то буржуйских изданий на подобную тематику полно. Так что разговоры об этом неуместны. Проблема лишь в другом - не получится очередная недоделка? Написание по-настоящему хорошей книжки требует массы усилий (и денех). Одной научной компетентности тут недостаточно.
Лев, без этого никак, согласен.
"В работу вкладывай всю душу!" (с) с обложки записной книжки
Соколов Петр Сергеевич, 10 апреля 2007 11:52 
В общем Все в нетерпении, посмотреть на эти статьи-эссе "с эпиграфами".
Трусов Л. А., 11 апреля 2007 15:24 
"для всех" - это уже не реализуется.
Интересная ссылка, правда весьма косвенно к "нано" относящаяся, от фантаста С.Лема (то кто придумал термин "умная пыль") про будущность науки и перспективах.
в общем: http://www.c.../think/lem/
и в частности: http://www.c.../lem/24476/
вероятно, ещё есть у него какие нибуть подобные креативы философского рода... http://www.s....php?id=144
тоже занятно пишут...с параллелями и ссылками на космизм Циалковкого и А.Кларка

Так же в общем весьма позновательно: http://forum...=1052023257
1967 Эмбриональный робот — возможно, это первая ссылка на нанотехнологии в фантастике! («Мир обратного времени», Филип К. Дик)

тоже весьма занятная статья про нанотехнологию от Укранской АН ссылками на древнегреческих ученых: http://golos...fo/node/423

Так же вероятно из старых отечественных фантастов Александра Беляева и Ивана Ефремова можно поискать ссылки-цитаты для какого нибуть вступления..но это так из серии идей пожеланий
офф-топ: http://tm-arhiv.narod.ru/
архив журнала "Техника Молодежи"...читаешь и умиляешься...
вожможно уже было, но ссылка хорошая:
ftp://ftp.cordis.europa.eu/pub/nanotechno logy/docs/nano_brochure_ru.pdf

Нанотехнологии. Новинки завтрашнего дня.
(2,5 Мб книга).
RTD info – наш ежеквартальный журнал, который держит Вас в курсе основных событий (данные, проекты,
события, и т.п.). Имеется в наличии на английском, французском и немецком языках. http://cordi...otechnology
Брошюра была создана в рамках проекта, финансируемого
Немецким Федеральным Министерством образования и
исследований (BMBF) и была составлена Ассоциацией
германских инженеров – Технологическим Центром (VDI-TZ).

Предисловие к русскому изданию от Михаила Ковальчука.
Так же хотелось отметить одну хорошо и граматно сделанную книжку по фракталам и их применениям.
М.Шредер "Фракталы, Хаос, степенные законы. Миниатуры из бесконечного рая". 2001. Москва-Ижевск. (пер. с англ.). Книжка не однократно переиздавалась, одно из последних изданий можно приобрести http://shop....details/421 (примеры глав выложены в свободный доступ).
Скачать электронную версию книги можно по адресу: http://www.k..._power_laws (низкое качество, и нет замечательных цветных иллюстраций-вкладок)...
Ковальчук работает вместо Капицы на телеэкране: http://www.k.../new44.html
Озвученные выше передачи из цикла "Истории из будущего" (архив) можно посмотерть по адресу: http://www.e...F9%E5%E3%EE (но ресурс как я понимаю для Российских IP адресов не доступен)
http://elementy.ru/trefil

Впервые на русском языке — уникальная энциклопедия Джеймса Трефила «Природа науки. 200 законов мироздания».

в какой то мере аналог наноазбуки, только по всем законам Мироздания от физики и химии до наук о жизни.
Это - интересно для начинающих. Но появившаяся недавно ещё раз книга повторяет историю предыдущей - мало и дорого, очень дорого для меня. Поэтому она недоступна нам семикласникам. А очень хотелось бы её иметь и читать... но как её получить?
Да что Вы, право, Ангелина Валерьевна!
Организаторы все сделали так замечательно доступным!
Учите ABC (Это раздел такой специальный образовательный, там на второй и третьей странице и про флюоресцентные квантовые точки, которыми Вы интересовались, и про столько всего разного, как раз из той самой книги!)
"Читайте, читайте!" [ (C) "Смешарики"]
Я не о том. Книгу видела один раз у знакомых. Как поняла тираж очень маленький и она очень-очень дорогая для меня ... по стоимости. Спасибо за подсказку.
Конечно, вряд ли что-то может заменить радость общения с хорошей книгой с красивыми разноцветными картинками, и особенно азбукой (помните Буратино ).
А с другой стороны, материалы интернет-ресурса, основанные как раз на этой книге - "живые", они подправляются, адаптируются; и в силу своей интерактивности очень эффективны для самообразования.
Мне кажется, что бумажный носитель серьезно устарел, тем более для юной НАНО! Как хотите считайте, но я сторонник электронных книг, особенно хорошо сделанных! Конечно, это дорого, но яркость представления того стоит! Создать бы каталог да и выставить на сайте, должно пойти!..Можно даже выпускать по предварительным заявкам или предоплате,,
А мне вот нравится на бумажных носителях, хотя
и электронные тож хорошо.
Юнусов Иван Сергеевич, 17 апреля 2014 07:14 
лично по мне так с бумажного носителя информация лучше воспринимается)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Вглубь материи
Вглубь материи

Научно-технические доклады и мастер класс от НТ-МДТ в рамках РКЭМ-2016
Научно-технические доклады и мастер-класс от НТ-МДТ на XXVI Российской конференции по электронной микроскопии (РКЭМ – 2016), которая пройдет в рамках Международного форума «Техноюнити – РКЭМ 2016» с 30.05.2016 по 03.06.2016.

День открытых дверей Сколтеха на площадке Skolkovo Startup Village
«День открытых дверей Сколтеха» пройдет в Инновационном центре «Сколково» 3 июня 2016 года в рамках Skolkovo Startup Village. В этот день Вы также сможете не только познакомиться со Сколтехом, посмотреть лаборатории и поговорить с профессорами, но и принять участие в Skolkovo Startup Village — самой крупной стартап-конференции для технологических предпринимателей в России и странах СНГ.

Российский школьник стал лауреатом "малой Нобелевки" в сфере робототехники
Ученик 11-го класса московского лицея № 1502 при МЭИ Олег Зобов стал лауреатом третьей степени в категории Grand Award, также известной как "малая Нобелевка", на Всемирном смотре-конкурсе научных и инженерных достижений учащихся Intel ISEF

СТО АСМК.021МУ-2015 и добавленная стоимость инноваций: как не споткнуться на рынке интеллектуальной собственности
Зорина Юлия Геннадьевна (эксперт-аудитор по интеллектуальной собственности), Парвулюсов Юрий Юрьевич (вице-президент фонда «ФИНАС»), Розов Денис Викторович (руководитель правового управления оборонного предприятия), Фокин Геннадий Васильевич (председатель технического комитета по стандартизации и депозитарий стандартов профессионального менеджмента интеллектуальной собственности серии «Интеллектуальная собственность и инновации»), +7(495)4904726, +7(985)0234384, +7(916)2050579, gvf@finas.su, www.finas.su
Правовой нигилизм и пренебрежение правовыми нормами гражданского оборота интеллектуальной собственности, искажение учета нематериальных активов (несоответствие первичной документации требованиям пункта 3 ПБУ 14/2007) и отсутствие эффективной системы документооборота менеджмента интеллектуальной собственности — грозят упущенной выгодой и административными, налоговыми, уголовными правонарушениями. Как поправить положение?

Форум тьюторов (1 часть)
Асмолова Екатерина
6 и 7 февраля 2016 года в рамках мероприятий X Всероссийской олимпиады школьников «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» проходила Открытая Нанотехнологическая Школа-конференция для школьников, студентов и преподавателей. Представляем Вашему вниманию краткий фототчет Форума Тьюторов.

Сказка о Герицие кораллоподобном
Пасайлюк Мария Васильевна

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.

Проекты или прожекты?

Проектная деятельность школьников становится все более популярной, фактически превращается в "обязаловку" для школ и их воспитанников. При этом, что это такое и как с этим быть, знают не очень многие. Этот небольшой опрос ставит себе целью оценить, как сейчас понимаются вопросы проектной деятельности всеми потенциальными участниками этого непростого процесса.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.