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

 

Стенка сегнетоэлектрического домена триглицинсульфата
Стенка сегнетоэлектрического домена триглицинсульфата

Все члены сборной России получили медали на 30-й Международной биологической олимпиаде для школьников
21 июля в Сегеде (Венгрия) подвели итоги 30-й Международной биологической олимпиады для школьников. Российская сборная на состязании завоевала три серебряные медали и одну бронзовую.

Шесть медалей завоевали российские школьники на 60-й Международной математической олимпиаде
Стали известны итоги 60-й Международной математической олимпиады для школьников, которая проходила в Бате (Великобритания). Российская сборная завоевала две золотые и четыре серебряные медали.

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

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.