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).

Наноиндентирование Все приборы для наноиндентирования производства компании Agilent Technologies соответствуют стандарту ISO 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. Измерения в нанотехнологиях

Сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) Сегодня наиболее известны следующие их разновидности: - туннельные зонды; - атомно- силовые 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.

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 скатерть- самобранка 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.