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

 

Человеческий волос
Человеческий волос

Участники очного тура Олимпиады среди школьников
Завершена апелляция, и подведены итоги отборочного тура по школьным конкурсам: Физика, Химия, Математика, Биология, "Гениальные мысли" и "Юный эрудит". Опубликованы списки участников очного тура олимпиады среди школьников.

Ведущие игроки инновационной сферы консолидируют усилия по развитию коммуникаций на площадке клуба «Сумма технологий»
В рамках мероприятий Национальной премии «Серебряный Лучник» состоялся круглый стол Экспертного клуба «Сумма технологий» - «Коммуникационная поддержка российских инноваций».

Апелляция решений школьных конкурсов наноолимпиады
Жюри завершило проверку ответов по школьным конкурсам "Физика", "Химия", "Математика", "Биология", "Гениальные мысли", "Юный эрудит". Ответы по всем конкурсам, кроме творческих, опубликованы, Вы можете сравнить их со своими решениями и провести апелляцию в случае, если Вы не согласны с выставленными оценками. Большое спасибо за Ваши решения и Вашу активность! Жюри всегда максимально доброжелательно ко всем участникам, обязательно участвуйте в апелляции! После завершения апелляции изменение оценок проводиться не будет, они станут окончательными и определят Ваше дальнейшее участие в завершающем, очном, туре Олимпиады.

Измерение неоднородности оптических свойств наночастиц PbSe в растворе при помощи двумерной фемтосекундной спектроскопии
Баранов Дмитрий Александрович
Заметка о статье в которой удалось измерить неоднородность оптических свойств квантовых точек селенида свинца в растворе методом двумерной оптической спектроскопии и увязать эту неоднородность с распределением квантовых точек по размерам.

Андрей Свинаренко: учеба должна длиться всю жизнь
ТАСС
Интервью Генерального директора ФИОП А.Г.Свинаренко ТАСС.

Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены
Ларин В.В.
Цикл лекций в рамках XI Всероссийской Интернет-олимпиады по нанотехнологиям для всех желающих – школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых, учителей и преподавателей: Концепция Образовательного центра «Сириус», принципы отбора на смены. Владимир Владимирович Ларин, учитель физики, Лицей «Вторая школа» г. Москвы, методист первой проектной смены Образовательного центра «Сириус».

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.

Проектная деятельность с точки зрения учителя

Это специальный опрос для учителей и представителей школ, которых мы просим оценить значимость предлагаемых материалов, мероприятий и перспективы их дальнейшего совершенствования на пути эффективного взаимодействия школ и ВУЗов. В опросе могут также участвовать школьники, студенты и аспиранты, особенно со своими критическими замечаниями в комментариях.



 
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.