Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Ночная жизнь лаборатории кафедры «Нано- и микроэлектроника»

Ключевые слова:  автоматизированные лабораторные стенды, АСМ, Мастерские инноваций, ФИОП РОСНАНО

Автор(ы): Голубков Павел Евгеньевич

Опубликовал(а):  Чеканова Анастасия Евгеньевна

15 июня 2015

Мы с удовольствием публикуем работы конкурса «Моя лаборатория», который провели в рамках Олимпиады Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова.

В наш век многие школьники предпочитают выбрать профессию юриста, экономиста, бизнесмена, кутюрье. К сожалению, инженерные специальности остаются за бортом интересов современной молодежи. Данная статья написана в увлекательной сказочно-фантастической манере для привлечения внимания школьников к техническим профессиям, так как за ними будущее. В данной статье описываются одни сутки из жизни лаборатории кафедры «Нано- и микроэлектроника» Пензенского государственного университета.

На первый взгляд в нашей лаборатории нет ничего примечательного. Она напоминает обычный компьютерный класс. Вдоль стен в два ряда стоят компьютеры, к каждому из которых подключена коробочка размером с магнитофон – автоматизированный лабораторный стенд (рисунок 1). Около огромного, во всю стену, окна располагается трон сисадмина – повелителя лаборатории. Напротив валяется куча непонятных приспособлений, которыми студенты пользуются раз или два в своей университетской жизни.

Автоматизированные лабораторные стенды

Но вот рабочий день подошел к концу. В коридорах почти не осталось студентов, закончили репетицию ребята из кружка художественной самодеятельности, ушли домой все преподаватели. Отгорел закат, и сгустились сумерки. Университет погрузился в глубокий сон.

Бом-м! Бом-м! Бом-м! - часы пробили полночь. По опустевшим коридорам пронесся легкий ветерок: сначала робко, осторожно облетел парадную лестницу, заполнил собой второй этаж и устремился вверх. Он проникал везде, просачивался в каждую щелочку, в каждую аудиторию, неся в безжизненное пространство неповторимую свежесть и жажду знаний. Заглянул он и в лабораторию. И случилось чудо!

В темноте вдруг загорелся синий огонек светодиода, послышался звук работающего вентилятора. Компьютер сисадмина проснулся, спросонок немного помигал экраном, проверил порты и приступил к работе. Некоторое время спустя включились и другие компьютеры.

- Итак, начнем! - обратился по локальной сети сисадмин, - Для начала проверим, все ли присутствуют. Эффект Холла здесь?

- Здесь! – замигал монитор на первой парте.

- Так. Хорошо. Магнитные материалы здесь?

- Здесь! – донеслось слева.

- Фотопроводимость?

- Тута я! – пропищало в середине ряда.

- Сегнетоэлектрики здесь?

- Х-р-р-р! – раскатистый храп пронесся по залу.

- Так! Хватит спать на занятиях! Почему тормозим?

- Погода плохая. Или скорость падает, – зевая, ответил стенд для исследования сегнетоэлектриков.

- Ты что, днем не высыпаешься?! Мало того, что студенты на тебя жалуются, так ты еще и к учебе не готов! Еще раз увижу – вылетишь из аудитории!

- Угу. – Сразу притих стенд.

- Остальные все здесь?

- Здесь, только Четырехзондового метода нет.

- А что с ним?

- Заболел.

- Опять зонды сломал?

- Да.

- Ладно. Но в следующий раз передайте ему, чтобы не увлекался. А то он может отстать.

- Хорошо, мы ему скажем, - понимающий вздох прокатился по аудитории. Четырехзондовый стенд любил измерять удельное сопротивление зубами-зондами. Он должен был немного прижимать ими образец из полупроводника к металлическому столику, но у него не получалось правильно рассчитать силу, отчего зонды постоянно ломались. Но он всё-таки хотел закончить эксперимент и пытался снова и снова. Это стремление к победе очень ценили преподаватели.

- Итак, приступаем к выполнению лабораторной работы, – объявил сисадмин. – Все знают свое задание?

- Да! – хором ответили стенды.

- Тогда вперед!

И работа закипела. Каждый делал, что умел и что ему нравилось. Фотопроводимость, мурлыча под нос какую-то ей одной известную мелодию, освещала полупроводник фонариком и смотрела, как кванты света – фотоны – выбивают из полупроводника электроны и дырки, и как те разбегаются в стороны от места попадания света, пока не встретят других электронов и дырок. Тогда каждый электрон соединяется со своей дыркой, и оба они исчезают [2]. Это было так романтично: будто бы двое влюбленных встретились и растворились друг в друге.

Стенд Оптоэлектронные приборы только посмеивался, глядя, как Фотопроводимость нянчится со своими электрончиками. Он был серьезным прибором, и задание было ему под стать – очень важное. Он снимал вольтамперные характеристики фотодиодов и фототранзисторов в темноте и при освещении. Он уже почти догадался, в чем там фишка: чем сильнее освещается образец, тем больше образуется электронов и дырок, тогда базовый ток увеличивается, а вместе с ним увеличивается и коллекторный ток (это для транзисторов). Для фотодиодов все также: у них с увеличением освещенности тоже возрастает фототок [3]. А, впрочем, задания у Оптоэлектронного стенда с Фотопроводимостью были очень похожи. В глубине души она ему даже нравилась, но он стеснялся ей в этом признаться. Кто знает, может быть, из них получится идеальная пара?

Магнитные материалы с Сегнетоэлектриками - друзья не разлей вода. Поэтому задания им достались практически одинаковые, только один исследовал сегнетоэлектрики, а другой – ферромагнетики. Им надо было получить петлю гистерезиса, которая показывает, насколько намагнитится ферромагнетик, или какой заряд накопит сегнетоэлектрик при определенной напряженности поля (электрического или магнитного) [4].

Самая интересная работа была у Эффекта Холла. Ему надо было сначала шарахнуть кубик из полупроводника с двух сторон перпендикулярно друг другу электрическим и магнитным полями, а потом еще ухитриться поймать ЭДС (электродвижущую силу) Холла, вылетающую из оставшихся граней кубика [5]. Разумеется, после всего этого нужно было провести необходимые расчеты, для чего у каждого компьютера имелась программа MathCad.

В это время на шестом этаже озоровали два брата-микроскопа – Атомно-силовой (АСМ) (рисунок 2) и Сканирующий Туннельный (СТМ). Они брали в «рот» все что ни попадя, ощупывали образец кантилевером, как языком, и рассказывали друг другу о микроструктуре вещества [6]:

Устройство атомно-силового микроскопа

- А я сегодня газовый сенсор съел! – хвастался АСМ – Он та-а-кой пористый, как шоколадка! Сделан по золь-гель технологии. М-м-м, пальчики оближешь! А ты чего такой грустный?

- Я на диете. – вздыхал СТМ. - Мне непроводящее нельзя.

- Нашел из-за чего грустить! Напыли сверху пленку металлическую и ешь спокойно. Вон наша повариха тебе поможет.

Неподалеку суетилась пузатая установка для вакуумного напыления. Она то и дело приподнимала юбку, засовывала во внутренний карман образцы и пылила, пылила, пылила! Со стороны это смотрелось, как будто танцовщица кабаре отплясывала лихой канкан. В результате получались вкусные блестящие пластинки, которые так любил СТМ.

В соседней аудитории занимался научной работой инфракрасный Фурье-спектрометр. Он изучал спектры поглощения, пропускания и отражения света через образец. В одной руке он держал ванночку, в другой – фонарик, которым старательно просвечивал жидкость. Своим зорким глазом Фурье-спектрометр определял, сколько света определенной длины волны (цвета) прошло сквозь образец, сколько отразилось и сколько застряло внутри. По результатам своих наблюдений спектрометр рисовал график, напоминающий горы (рисунок 3), а по нему уже рассчитывал химический состав образца. Таким образом он уже исследовал водопроводную воду на наличие загрязнений.

Спектр поглощения

Пока везде шли занятия, в маленькой каморке на втором этаже творилось настоящее волшебство. Здесь зарождалась новая жизнь. Компьютер хозяина лаборатории бережно поглаживал курсором мыши рисунок печатной платы своего будущего ребенка – стенда для микродугового оксидирования. Плата выглядела безупречно, но он должен был убедиться, что при ее работе неhttp://www.nanometer.ru/2014/11/30/moa_laboratoria_442714.html возникнет никаких неполадок, и его дитя будет здоровым и веселым. С криком «Агу!» по комнате ползал другой его сыночек – стенд для измерения биоимпеданса. Он очень хотел прицепиться к кому-нибудь своими зажимами-крокодильчиками и померить сопротивление, но так как ни одного человека в комнате не было, он игрался с погремушкой из резисторов.

Темнота ночи сменилась зарей. Где-то вдалеке кукарекнул петух. Солнце взошло. Гул на улице усилился, и послышались шаги идущего по коридору человека. Компьютер сисадмина встрепенулся, уловив чутким микрофоном колебания воздуха.

- Ребята, занятие закончено. Если вы что-то не успели сделать, доделаете завтра. А сейчас скиньте ваши работы в папку «Студент» на диске D. А теперь – ЗАМРИТЕ!

Тут дверь аудитории открылась, и вошел старший преподаватель кафедры микроэлектроники. Его компьютер призывно мигал монитором. «И кто это командовал в моей лаборатории?» - была первая мысль преподавателя. А когда он открыл папку «Студент», его удивлению не было предела. Все выполненные работы заслуживали оценку «отлично». «Чудеса!» - развел руками старший преподаватель. Компьютер довольно подмигнул зеленым огоньком и послал всем сообщение: «Вы справились на «отлично», ребята! Так держать!».

Список использованных источников

1. Официальный сайт кафедры «Нано- и микроэлектроника» Пензенского государственного университета [Электронный ресурс]. – режим доступа: http://dep_nime.pnzgu.ru, свободный;
2. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 2000. – 494 с.;
3. Пасынков В. В., Чиркин Л. К. Полупроводниковые приборы. Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 1987. – 480 с.;
4. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. – Спб.: Лань, 2001. – 368 с.;
5. Епифанов Г.И., Мома Ю.А. Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА - М.: Сов. Радио, 1999. – 354 с.;
6. Суздалев И. П. Нанотехнология. Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. – изд. КомКнига, 2006. – 592 с;
7. Методические разработки кафедры «Нано- и микроэлектроника» Пензенского государственного университета.

Об авторе

Голубков Павел Евгеньевич - студент 1 курса магистратуры кафедры «Нано- и микроэлектроника» Пензенского государственного университета [1]. Увлекается наукой и техникой, участвует во многих конкурсах и выставках технического творчества. В свободное время пишет стихи.


В статье использованы материалы: Моя лаборатория


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



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

 

Одноэлектронный транзистор
Одноэлектронный транзистор

Определены победители и призеры отборочного тура наноолимпиады среди школьников
Завершена апелляция, и подведены итоги отборочного тура XII Всероссийской Интернет-олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" по школьным конкурсам: Физика, Химия, Математика, Биология, "Гениальные мысли" и "Юный эрудит".

Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества
Приглашаем принять участие в работе VII Международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества", которая является крупным международным научным форумом, охватывающим: фундаментальные основы разработки наноматериалов функционального назначения, в том числе металлических, особо чистых, керамических, полимерных и композиционных; технологические основы создания наноматериалов; проблемы анализа, аттестации функциональных наноматериалов и их применение.

Гранты выпускникам олимпиад
Наноолимпиада включена в перечень олимпиад и творческих конкурсов, по результатам которых студенты, поступившие в ВУЗы, могут получать гранты Президента РФ.

Прощай, лампочка Ильича!
Д.Н.Плешков
Современные светоизлучающие устройства безальтернативно завоевывают рынок и становятся частью нашей повседневной жизни.

Композиты УНТ-ГАП – биоактивная матрица для роста костных тканей
Е.С.Климашина
Нанокомпозиты - одно из перспективных направлений развития материаловедения в интересах биологии и современной медицинской практики.

Умный дом
Н.В.Лысков
Умные дома могут составить яркую черту нашего будущего и прогресс в этом направлении связан с созданием новых поколений наноматериалов.

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

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.



 
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.