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

 

Углеродная травка выросла на карбидокремниевой почве
Углеродная травка выросла на карбидокремниевой почве

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

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.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
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.