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

 

Кластеры атомов
Кластеры атомов

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Наноструктуры в природе. Крылья ночной бабочки – акустические метаматериалы. Доменный зигзаг: новый поворот в теории микромагнетизма. Новый материал для оптических терагерцовых элементов. Водород в графине. Следопыты сверхбыстрых процессов: определение длительности световой пули. Нобелевская премия 2022.

Наносистемы: физика, химия, математика (2022, Т. 13, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume13/13-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

7-9 октября - Фестиваль НАУКА 0+ в Москве
7-9 октября в Москве будут проходить мероприятия в рамках Всероссийского фестиваля НАУКА 0+ — одного из крупнейших просветительских проектов в области популяризации науки в мире и одного из ключевых событий в рамках Десятилетия науки и технологий.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.