Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Виктор Александрович Быков
Торжественное посвящение в студенты первокурсников МФТИ
NanoEducator в действии
Он же крупным планом

На острие нанообразования ("СЗМ-игла нанообразования")

Ключевые слова:  NanoEducator, Быков, МФТИ, НТ-МДТ, СЗМ, «настольный синхротрон»

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

30 января 2008

Виктор Александрович, поводом к нашему сегодняшнему разговору послужило торжественное событие: в конце только что ушедшего года НТ-МДТ принимала участие в посвящении в студенты первокурсников МФТИ. Что это для Вас – приятные воспоминания или, может быть, подготовка кадрового резерва?

И то и другое. Мне приятно видеть, что Физтех сохранил атмосферу свободы самовыражения, элемент здорового нахальства (большего уважения заслуживают научные результаты, чем их носители и не в степенях счастье - бумага тленна, а истины вечны… - в глубинном осознании этого заключается отличие физтехов) и интерес к наукам, в особенности к физике, которая была, когда и я там учился. При этом мы относимся к нынешним студентам и выпускникам как к перспективным кандидатам на работу у нас. На факультете физической и квантовой электроники есть кафедра, которая прицельно готовит специалистов в области нанотехнологий. Большинство из них попадает к нам и мы этому очень рады.

В НТ-МДТ разработали специальный прибор для обучения студентов - NanoEducator. Как Вы считаете, для студентов работа на таких приборах – это больше, чем «просто еще один практикум»?

Начнем с того, что для образовательных целей мы предлагаем не просто специальный прибор. Мы разработали комплексную концепцию обучения специалистов практическим навыкам в области нанотехнологий. В нее входит набор учебной и справочной литературы, методические рекомендации по проведению практических занятий. Естественно, приборы, причем важно, что эти приборы адаптированы под студентов – они просты в использовании и исключительно надежны, как говорят «устойчивы к некомпетентности оператора». Плюс комплект учебных объектов, плюс приличный запас расходных материалов. Т.е. мы постарались продумать весь процесс обучения в мельчайших подробностях, так чтобы класс смог заработать и принять первых студентов как можно раньше.

На сегодняшний день в России и странах СНГ работает больше десяти наших классов. И каждый такой класс – это, по сути, «фабрика» специалистов с принципиально новым восприятием реальности. Для них нанометры и ангстремы становятся такими же привычными на шкале размеров, как уже привычные многим миллиметры и микроны. Не важно, в каком направлении будет специализироваться такой человек дальше – в материаловедение ли, в биологию или в электронику – но привычка учитывать в своей работе эффекты, возникающие на молекулярном и атомарном уровне, неизбежно повлияет на результаты этой работы. Ученые, воспитанные на практикумах по нанотехнологиям, будут искать новое там, где еще 20 лет назад никто и заподозрить не мог ничего интересного, а инженеры будут создавать устройства, которые прежде казались физически невозможными.

Насколько я знаю, СЗМ – не единственный инструмент, позволяющий работать в нанометровой шкале. Вы оборудуете классы другими типами приборов? Или, быть может, Вы считаете их менее «полезными»?

Нет ничего конечного. Для создания и исследований наноструктур СЗМ конечно нужен. Это недорогой, многофункциональный инструмент, позволяющий создать и "потрогать" наноструктуры. Но далеко не единственный. Нужно понять и уметь использовать методы электронной микроскопии, научиться готовить объекты, понять причины возможных артифактов. Для того, чтобы разобраться с нанопорошками, модификаторами, нужно владеть методами рентгеновских измерений. Синхротрон – блестящий инструмент для этого, но дороговат. В некоторых случаях можно обойтись и маленькими рентгеновскими трубками, а сущность будет той же. Возвращаясь к Вашему вопросу, скажу так – мы поставляем широкий, достаточно полный по состоянию на сегодня спектр инструментов для работы в масштабе нанометров.

И все это производится в НТ-МДТ?

Уже давно прошло то время, когда одна компания могла сделать высокотехнологичный работающий продукт полностью самостоятельно. И дело даже не в масштабах производства, а просто невозможно быть экспертами сразу во всех направлениях современных технологий. Возьмите автомобильную промышленность или самолетостроение: двигатели производит один концерн, шины – другой, электронику для «мозгов» – третий. Тот, кто стоит последним в этой цепочке, кто поставляет законченный продукт под своей торговой маркой, тот и отвечает за то, чтобы автомобиль ездил и был удобен, а самолет – летал. Когда мы оснащаем комплексный наноцентр «под ключ» – а мы их оснастили уже немало – мы несем ответственность за работоспособность всего оборудования в нем, обеспечиваем полный спектр сервисных услуг и поддержки. У нас налажено тесное сотрудничество с ведущими производителями электронных и ионных микроскопов, мы встраиваем их устройства в свои НаноФабы – сейчас эпоха глобальной интеграции, нужно успевать идти в ногу с прогрессом. Наша позиция – это позиция системного интегратора, объединяющего вокруг себя интеллект и технологические возможности многих компаний для решения проблем заказчика, но ответственного за решения с дальнейшим развитием, сервисным обслуживанием.

А синхротроны?...

Синхротроны мы не поставляем, но сейчас появилось относительно компактное оборудование, которое способно решать некоторые задачи в этой области. Совсем недавно мы заключили партнерское соглашение с австрийской компанией Hecus X-Ray Systems GmbH, которая производит настольные системы для мало- и широкоуглового рентгеновского рассеяния. Малоугловое рассеяние – это анализ наноразмерных частиц или порошков и нанопористых материалов, определение толщины наноразмерных пленок и покрытий. Широкоугловое рассеяние – это исследование кристаллических структур, пространственной организации полимерных макромолекул, белков и т.д.

Получается, это такой «настольный синхротрон»?

Конечно, нет! Яркость рентгеновского пучка и его пространственные характеристики в этом классе оборудования несопоставимы с возможностями синхротронного излучения. Однако, благодаря высокочувствительному детектору даже на таких приборах можно получать весьма ценные результаты. К тому же эти системы компактные и относительно недорогие, т.е. их можно использовать массово: и при создании новых материалов, и в фармацевтической промышленности (например, для контроля качества «умных» лекарств), и в машиностроении – для исследования нанесенных покрытий.

Возвращаясь к теме образовательных центров – считаете ли Вы возможным, что в будущем в системе образования появятся приборы для рентгеновского рассеяния, о которых Вы только что говорили, или еще какое-нибудь оборудование, более сложное, чем учебный СЗМ?

Лично я убежден, что именно так и должно быть. В учебном центре обязательно должен быть класс простых СЗМов, поскольку, как я уже говорил, это самый многофункциональный инструмент для работы с наноразмерными объектами. Обязательно нужно показывать простые (и недорогие) модели электронных микроскопов, например, у компании FEI это микроскоп Phenom. При этом очень важно, чтобы у продвинутых студентов был также доступ к серьезным исследовательским приборам – СЗМ уровня нашей нанолаборатории ИНТЕГРА, к полнофункциональным просвечивающим и растровым электронным микроскопам, к рентгеновским диффрактометрам типа S3 micro компании Hecus, о котором я рассказывал. Только такой подход сделает процесс обучения по-настоящему комплексным. Кстати, на западе специализация студентов часто проходит как раз в крупных научных центрах, оснащенных самым современным оборудованием. И я считаю, это очень правильно.

Последний вопрос. Если такой комплексный подход будет реализован, когда можно будет заметить его результаты, когда это отразится на состоянии нашей экономики, на благополучии наших сограждан?

Отразится сразу, а вот заметно будет нескоро. Понятно, что хорошее образование имеет эффект «критической массы». Сперва эти студенты должны доучиться, окрепнуть, заматереть, приобрести собственный вес в научном сообществе, либо набрать практический опыт на работающих производственных предприятиях. Должна сформироваться своего рода культура, образ мысли, учитывающий наноразмерные эффекты. Когда таких людей станет достаточно – возможен фазовый переход – технологии вберут в себя новое понимание, новое метрологическое обеспечение – перейдут в разряд нанотехнологий. Такой скачок непременно должен сказаться и на производственных показателях внутри страны и на конкурентоспособности наших товаров за рубежом. Я думаю, это может произойти лет через 10-15, но работать для этого нужно уже сейчас.

Денис Андреюк, специально для Нанометра


Источник: НТ-МДТ



Комментарии
Шварев Алексей, 31 января 2008 05:16 
А сколько тугриков хотят за машинку?
интересно, а когда на ФНМ появится такой практикум?
Хотели у Быкова закупить 6 НОРМАЛЬНЫМ СЗМ в декабре, но Ректорат отдал деньги другому факультету. Может быть поэтому - в конце этого года, не раньше...
понятно, то есть у меня есть возможность посидеть за сием девайсом...
Трусов Л. А., 31 января 2008 12:35 
скорее, надежда
пасибо, Лев...ты всегда можешь утешить...;)
Про рентгеновские системы понравилось...
Кстати, если настолиный дифрактометр я себе представляю (да и видел), то вот настольный малоугловой рентгеновский прибор... Какое ж там пространственное разрешение детектора должно быть?
Да, "рентгеновский синхротрон" - это девайс, предлагамый(-вшийся?) unisantis-ом (т.е. российским "институтом рентгеновской опктики), правда синхротронного там было только плотность излучения (сфокусированного поликапиллярной линзой).
fozgen, 31 января 2008 13:48 
А какая проблема с пространственным разрешением детектора?
Настольный (или напольный) SAXS отличается от синхротрона как плотностью излучения так и доступным q-range. Но для многих задач лабороторный вариант более чем достаточен.
Кстати, в случае с Hecus довольно нагляден пример научной школы - два ученика Кратки организовали в одном небольшом городе две фирмы, выпускающие сходные приборы. При этом, судя по всему, обе чувствуют себя весьма неплохо.
2fozgen. Возьмем интервал передач импульса ну, скажем, 0,005 - 0,1 А-1. Для длины волны CuKa (1.5418A) это соответстсвует углам рассеяния 0,07 - 1,4 град. Вот и вопрос про соотношение пространственного разрешения детектора, разрешения прибора и размеров установки...
fozgen, 31 января 2008 18:51 
Во-первых, 0,05 нм^-1 даже для щелевой камеры труднодостижим (реально можно говорить о 0,08-0,1), не говоря уже о pinhole.
Во-вторых, сам детектор в ряду перечисленных Вами же факторов стоит на последнем месте - размер зерна достаточно мелкого размера даже в случае фотопластинок.
Щелевая камера (slit camera) весьма компактна, умещается где-то в 2-2,5 кв. метра. А вот в случае с pinhole уже все зависит от аппетита - можно и на десяток метров установку растянуть.
Но в обоих случаях с детектором нету проблем (особенно, если это CCD).
Уменьшая щель Вы уменьшаете интенсивность излучения на детекторе - т.е. должны повышать время съемки? или мощность трубки? К тому ж 0,005А-1 сейчас, вообще-то, очень даже не предел... Зерно и у CCD и у фотопластинок, конечно, мелкое, но хочется же все-таки интенсивность измерять, и с какой-никакой точностью... Вот у упомянутой Вами камеры разрешение какое? И почему квадратные метры, малоугловые приборы, вроде, - вешь сильно вытянутая в одном напралении? К тому ж 2-2.5 м2 (без источника?) - уже вряд ли настольный прибор...
fozgen, 31 января 2008 19:45 
В случае со щелевым прибором flux более чем на порядок выше чем для pinhole (кстати, как это по русски в данном аспекте?) и время съемки повышать не приходится.
"К тому ж 0,005А-1 сейчас, вообще-то, очень даже не предел"
Я надеюсь, Вы не имеет в виду синхротрон или верхний предел? :) В таком случае буду благодарен за ссылку на подобный прибор.
Интенсивность отлично меряется, но понятно, что какие-то количественные измерения для q меньше чем 0,1-0,2 лучше делать на синхротроне.
Вас какое именно разрешение интересует?
Прибор со щелевой камерой у основания почти квадратный:
SAXSess
А вот классические, да, вытянуты:
Nanostar

А настольными я их и не называл, это авторы статьи.
Разрешение я имел ввиду, ес-сно по q. Ссылку? Ну, например: http://www.r...om/saxs/... Цитата: "The technique yields information such as particle sizes and size distributions from 1 to 100 nm, including shape and orientation distributions in liquid, powders and bulk samples." Хотя ниже 0,005А-1 - это действительно на синхротрон или нейтроны...

А меня в статье именно и только "настольность" и смутила...
fozgen, 31 января 2008 20:33 
Для нашего SAXSess разрешение на уровне детектора 0.0077 nm-1 (фотопластины) и диапазон 0,04-27 nm-1. Но реально можно работать только начиная с 0,8-1 nm-1, и разрешение там, конечно, похуже. Думаю, что у Rigaku похожая ситуация (хотя шеф, вроде, сейчас именно у них собирается еще один аппарат покупать).
Для Nanostar нижний диапазон 1,5 nm-1, а вот разрешение в несколько раз выше.
Ну, я б, наверное, не относил к МУРЛу участок с q>0.1 А-1 - там прекрасно и дифрактометры общего назначения работают... Но тогда в собственно малоугловой области (0,004 - 0,1 А-1) у вас получается всего 125 точек. Не мало? А как интесивности определяете? Неужели фотопластины фотометрируете?
я вот думаю, что разговоры о том, кто круче и сколько всё это стоит, наверное, тоже флуд...или этот флуд называется научная дискуссия?
Жень, какая это дискуссия... Просто действительно интересно насчет "настольного МУРРЛ" и егонных возможностев.
fozgen, 04 февраля 2008 21:07 
Сорри за молчание - выходные..
"Ну, я б, наверное, не относил к МУРЛу участок с q>0.1 А-1 - там прекрасно и дифрактометры общего назначения работают"
Дифрактометры общего назначения там действительно хорошо работают, но в малоугловом рассеянии обычно чем шире диапазон, тем лучше. И для многих задач (например, полимерной физики) требуется доступ и к WAXS, поэтому их частенько и объединяют в одной установке. Ну а в целом принято относить к SAXS диапазон вплоть до 5-8 nm-1
Сотня точек для большинства задач хватает (главное чтобы качество точек было приемлимым), в противном случае едем на синхротрон.
Фотопластины отлично сканируются, главное требование - не пересветить. Ну а когда кинетику смотрим, тогда конечно CCD.

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

 

Мезоудавчик
Мезоудавчик

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.