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

 

Перемотка
Перемотка

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 4)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume14/14-4
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
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.