Сканирующий зондовый микроскоп

Поволжский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Тема: «Сканирующие Зондовые Микроскопы»
Выполнил: студент 2-го курса
группы ИКТп-24
Демченко Александр
Нанотехнология
Нанотехнологии – это новое направление науки и технологии, активно развивающееся в
последние десятилетия. Нанотехнологии включают создание и использование материалов,
устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, т.е. её
упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нанометров. Приставка "нано",
заимствованная из греческого языка ("нанос" по-гречески гном), означает одну миллиардную
долю. Один нанометр (нм) – одна миллиардная доля метра. Термин "нанотехнология" был введен
в 1974 году профессором-материаловедом из Токийского университета Норио Танигучи, который
определил его как "технологию производства, позволяющую достигать сверхвысокой точности и
ультрамалых размеров ".
Важнейшей составной частью нанотехнологии являются наноматериалы, то есть материалы,
необычные функциональные свойства которых определяются упорядоченной структурой их
нанофрагментов размером от 1 до 100 нм. Они являются сырьём для изготовления
наносистемной техники, характеристики которой кардинально отличаются от аналогов, созданных
по традиционным технологиям.
Сфера применения нанотехнологий широка и многообразна: это компьютерная индустрия,
авиационная и космическая промышленность; механика (молекулярные моторы и наномоторы,
нанороботы; в качестве техники будущего представляются высокотехнологичные нанонасосы,
которые успешно заменят погружные насосы нашего времени); невозможно представить без
нанотехнологий современную медицину (благодаря им появилась возможность выращивать в
лабораторных условиях искусственные ткани и органы, а затем успешно вживлять их в
человеческий организм).
http://www.unicc.kiev.ua/articles/nanotehnologii__sfera_ih_primeneniya/
Измерения в нанотехнологиях
Наноиндентирование
Все приборы для наноиндентирования производства компании Agilent Technologies
соответствуют стандарту ISO 14577 и обеспечивают уверенность в точности и воспроизводимости
результатов измерений. Это лучшие в мире системы и методы для высокоточных измерений
наномеханических параметров, как для нужд исследователя, так и для контроля качества на
производстве.
Атомно-силовая микроскопия
Agilent Technologies предлагает высокоточные модульные системы АСМ для исследований,
производства и обучения. Пользователи систем получают исключительную поддержку опытных
ученых и квалифицированных инженеров. В тоже время передовые лаборатории Agilent
стремятся сделать проще и доступнее технологию АСМ.
Растровая-электронная микроскопия
Компактные растровые электронные микроскопы с полевой эмиссией (FE-SEM) производства
компании Agilent Technologies обеспечивают высокую разрешающую способность, превосходную
контрастность поверхности исследуемых образцов и отличное увеличение при малом
ускоряющем напряжении.
http://www.ntnk.ru/nano-index.htm
Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ)
Сегодня наиболее известны следующие их разновидности: - туннельные зонды; - атомносиловые зонды; - оптические зонды ближнего поля; - магнитные силовые зонды; электростатические силовые зонды и др. В состав СЗМ обычно входит компьютер, который
управляет работой электромеханической части микроскопа, принимает и записывает
регистрируемые зондом данные и производит на их основе построение СЗМ-изображения.
Кроме определения различных параметров, современные СЗМ позволяют манипулировать
нанообъектами, обеспечивать захват от-дельных атомов и перенос их в новую позицию,
производить атомарную сборку проводников шириной в один атом, придавая
поверхностям различных предметов новые нужные качества. Существуют два основных
способа манипуляции атомами с помощью иглы СТМ: горизонтальный и вертикальный. При
вертикальной манипуляции после захвата нужный атом отрывают от поверхности,
поднимая зонд на несколько ангстрем. Отрыв атома от поверхности контролируют по
скачку тока. Разумеется, отрыв и перетаскивание атома требует больших усилий, чем
просто его "перекатывание" по поверхности, как при горизонтальной манипуляции, но зато
потом процесс переноса не за-висит от встречающихся на поверхности препятствий
(ступеней, ям, адсорбированных атомов). После перемещения в не-обходимое место атом
"сбрасывают", приближая острие к поверхности и переключая напряжение на игле.
В.А.Галочкин Введение в нанотехнологии и наноэлектронику
Основой СЗМ является сканирующая головка. В компании "Нано Скан Технология" разработана
СЗМ-головка нового поколения, которая получила имя Certus. При создании этой головки были
учтены современные требования к СЗМ широкого назначения, использовались новейшие
достижения в электронике и оригинальные запатентованные технические решения. Основными
отличительными чертами СЗМ Certus являются:
• трехкоординатный (XYZ) плоскопаралелльный сканер с ёмкостными датчиками на всех осях;
• модульная архитектура, позволяющая использовать широкий диапазон лазеров для
дефлектометра (вплоть до стационарных внешних лазеров);
• легкосъемный узел крепления зонда, который позволяет использовать принципиально
разные типы зондов;
• открытая рабочая зона (точка контакта зонда и образца) диаметром 40 мм, обеспечивающая
легкое наблюдение за зондом, ввод внешнего излучения и т.п.;
• параллельный подвод зонда к образцу (используются шаговые моторы) с возможностью
автоматического выравнивания головки над плоскостью образца;
• полностью цифровая связь между головкой и контроллером.
http://www.nanoscantech.ru/ru/products/spm/spm-41.html
Нанотехнологии будущего
Это будет абсолютно новая эпоха
Чтобы сказки и фантастические рассказы могли стать реальностью, ученым осталось сделать один
рывок – создать нанороботов, которые будут изменять структуру молекул, и нанокомпьютеры,
которые будут этими роботами управлять. Над этой задачей сейчас бьются сотни гениальных
ученых по всей планете! Япония, Южная Корея и США тратят на развитие нанотехнологий
миллиарды долларов. Активно работают в этой сфере Франция, Германия, Англия, Россия.
Хорошие наработки есть и в Украине.
– Использование нанороботов станет началом перехода человека из эволюционной,
биологической формы Homo Sapiens в совершенно новое, технологически развивающееся
существо – Nano Sapiens, – прогнозирует российский ученый Владимир Кишинец.
По мнению Владимира Кишинеца, нанороботов создадут и будут использовать уже через 15 – 20
лет! Они позволят разрешить конфликт между природой и современным человеком. С помощью
нанотехнологий можно создать искусственные источники энергии и перестать терзать недра
Земли. Реальностью станет фантастическая нанокомпьютерная «печь». Она как сказочная скатертьсамобранка решит продовольственную проблему. Человек нажимает кнопку, запрашивая
желаемое блюдо, и компьютер мгновенно создает хоть жареную курицу с соусом, хоть пиццу, хоть
стакан вина. Как это получается? «Печь» будет создавать еду из элементарных частиц (атомов,
молекул), соединяя их между собой в заказанное блюдо, как конструктор. Нанотехнологии
позволят так усовершенствовать мускулатуру человека, что он без устали сможет прошагать семь
миль. И даже шапка-невидимка вскоре будет реальностью. Уже сейчас с помощью нанотехнологий
создан светоотражающий материал, который делает объект невидимым. Не верите? Но ученые
утверждают, что до беспредельного прорыва – рукой подать. И жизнь станет, как в сказке. Кстати,
вы только подумайте, сколько сказочных вещей уже сегодня стали для нас обыденными.
http://www.ntsr.info/nanoworld/simply/index.php?ELEMENT_ID=1304