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

Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!

Ключевые слова:  лекции, неделя науки, олимпиада

Автор(ы): Быков В.А.

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

07 декабря 2016

Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей (анонс).

27 марта 2017 г., в день открытия заключительного, очного тура Олимпиады, в большой химической аудитории химического факультета МГУ состоится лекция В.А.Быкова, д.т.н., профессора Московского Физико - Технического Института, генерального директора группы компаний НТ-МДТ Spectrum Instruments, руководителя Нанотехнологического Общества России (НОР) "Молекулы, волосы, микросхемы, магнитные диски - как все это устроено? – сканирующий зондовый микроскоп поможет Вам это понять!"


С середины прошлого века началось бурное развитие микроэлектроники. Вместе с этим Мир начал стремительно меняться. Стремительно развивались инструментальные возможности. Появились компьютеры, а вместе с ними начали еще более мощными темпами развиваться информационные технологии. Вместе с этим появилась как необходимость, так и возможность углубленного познания тонкостей строения материи. Требуемый сегодня уровень разрешающей способности инструментов – сотые доли нанометра. А само развитие технологий позволило сделать приборы, позволяющие увидеть структурные особенности и понять устройство нашего Мира с требуемой точностью. К таким приборам относятся сканирующие зондовые микроскопы.

Такие приборы появились в середине 80-х годов прошлого века, а в 90-е годы они пришли в лаборатории ученых. Сегодня редко найдешь институт естественно-научного профиля, в котором нет этих приборов. Более того, жизнь потребовала самого широкого их распространения. Университеты, спецшколы, дворцы творчества, средние школы как в нашей стране, так и за рубежом стали ими пользоваться для углубленного обучения естественно-научных дисциплин: биологии, химии, физики, экологии, медицины.

Конечно, приборы для научных исследований, индустрии отличаются от приборов для обучения студентов и школьников. Но принцип регистрации взаимодействий сохраняется.

Рис.1. Схема регистрации топографии поверхности в атомно-силовом микроскопе

На рис.1 приведена схема, иллюстрирующая принцип работы атомно-силового микроскопа (АСМ). На гибкую балку заданной жесткости с острой иглой на конце фокусируется свет от полупроводникового лазера, который после отражения попадает в 4-хсекционный фотодиод. Измеряется разница токов в секциях фотодиода. Длина балки 100 – 200 микрон, а расстояние от нее до фотодиода составляет несколько сантиметров. Это первое звено усилителя – механического усилителя с коэффициентом усиления порядка 500. Изменение угла наклона балки приводит к разбалансу токов в секциях фотодиода. Таким образом можно зарегистрировать очень маленькие изменения угла наклона балки (кантилевера), соответствующее вертикальному перемещению в 0,01 нм, т.е. зарегистрировать атомарную шероховатость поверхности образца в процессе его перемещения (сканирования).

Рис.2. Атомно-силовые микроскопы использующиеся в настоящее время в науке и промышленности

При помощи атомно-силовых микроскопов можно измерять рельеф, распределение жесткости, поверхностного электрического потенциала, теплопроводности, электропроводности, строение адсорбционных слоев, силы трения, магнитные свойства и изменять эти свойства с разрешающей способностью в доли нанометра.

Для обучения студентов и школьников создан специальный прибор – НАНОЭДЬЮКАТОР (рис.3).

В настоящее время в России уже разработаны курсы обучения, методические материалы, оборудованы и успешно работают более 400 классов в университетах и спецшколах, на которых с успехом поставлен процесс обучения студентов и школьников.

Рис. 3. Наноэдьюкатор – упрощенная версия АСМ

50х50 микрон 30х30 микрон

2х2 нанометра 13х13 нм

Рис.4. Лейкоциты, фрагмент микросхемы, атомы углерода на поверхности графита, молекулы HBC-C12

Рис.5. Молекула НВС-С12

Рис.6. Отдельные молекулы пентацена на поверхности монокристалла меди с ориентацией (111)

Рис.8. Магнитно-силовое изображение серво-сектора магнитного диска. Шаг съема данных – 10 нанометров

Рис.9. Атомно-силовое изображение лимфоцитов крови человека

Рис.10. Молекулы флюроалканов C16F14H20 на поверхности высокоориентированного графита

Рис.11. Творчество певоклассника

Рис.12. Творчество первоклассника


В статье использованы материалы: Олимпиада


Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 



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

 

На краю
На краю

Научно-популярный лекторий РНФ на Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2019»
С 9 по 11 апреля российские ученые рассказывают о своих научных исследованиях, которые выполняются по грантам Российского научного фонда. Лекции проходят в рамках Лектория РНФ во время проведения Международного молодежного научного форума «Ломоносов-2019».

Фестивали «От Винта!» и NAUKA 0+ представили инновационные проекты на выставке Hannover Messe 2019
Ганновер (Германия) 5 апреля 2019 года. – Объединённая экспозиция Фестиваля детского и молодежного научно-технического творчества “От Винта!” и Всероссийского фестиваля NAUKA 0+ была представлена на крупнейшей выставке промышленных технологий Hannover Messe 2019 в Германии в составе стенда Российской Федерации, организованного Российским экспортным центром при поддержке Министерства промышленности и торговли РФ.

Стань магистрантом в области светодиодных технологий без экзаменов
От бакалавриата к магистратуре без вступительных экзаменов уже сейчас? С портфолио возможно все! Участвуйте в конкурсе «Науке нужен ты!» и получайте бюджетный билет в первую в России магистерскую программу в области светодиодных технологий и оптоэлектроники Университета ИТМО!

Интервью с Константином Козловым - абсолютным победителем XIII Наноолимпиады
Семенова Анна Александровна
Школьник 11 класса Константин Козлов (г. Москва) стал абсолютным победителем Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" 2018/2019 по комплексу предметов "физика, химия, математика, биология". О своих впечатлениях, увлечениях и немного о планах на будущее Константин поделился с нами в интервью.

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

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!

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!



 
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.