Студопедия — ВВЕДЕНИЕ. В предыдущей главе рассматривались методы микроструктурных исследо-
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ВВЕДЕНИЕ. В предыдущей главе рассматривались методы микроструктурных исследо-






Глава 4

ЗОНДОВЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

ВВЕДЕНИЕ

В предыдущей главе рассматривались методы микроструктурных исследо-

ваний, основы которых были заложены задолго до начала нанотехнического

бума. Революционные подходы и принципы создания новых материалов и про-

дуктов в рамках новых технологических концепций потребовали и нового инст-

рументария, сильно отличающегося от обычного исследовательского и инже-

нерного [4.1...4.10].

По ряду причин, подробно обсуждавшихся выше, наибольший интерес

представляют объекты и структуры с характерными размерами < 100 нм, по

достижении которых свойства любого материала могут измениться кардиналь-

но. Но ни увидеть такие объекты в самом хорошем оптическом микроскопе, ни

оперировать ими обычным инструментом невозможно. Поэтому возникла по-

требность в создании новых средств исследования, конструирования нанострук-

тур и манипуляции нанообъектами.

Одно из таких многофункциональных, почти универсальных средств - гро-

мадное семейство зондовых методов, созданное в последние два десятилетия

(рис. 4.1).

В качестве инструмента в нем используют иглу-зонд (зачастую атомарно-

острый), сканирующую поверхность с разрешением в доли ангстрема (1 А =

= 0,1 нм) по всем трем координатам. Нобелевский лауреат по физике 2000 г.

Ж.И. Алферов считает зондовые сканирующие методы одним из трех крае-

угольных камней НТ (наряду с молекулярно-лучевой эпитаксией и самосборкой

атомных кластеров на поверхности). Для этого имеется множество оснований.

Данные методы:

- очень гибки и универсальны по отношению к материалам и разнообраз-

ным задачам (применимы для исследования топографических, электрических,

магнитных, оптических, химических и других характеристик как периодиче-

ских, так и непериодических поверхностных структур в проводящих, сверхпро-

водящих, полупроводниковых, диэлектрических, биологических и других мате-

риалах);

- легко достигают атомного разрешения;

- могут использоваться как в качестве пассивного средства исследования,

контроля и сертификации качества объектов нанонауки и нанотехнологии, так и

для их активной модификации;

- относительно просты и дешевы.

Все это способствует их стремительному распространению и внедрению в

практику работы исследовательских центров и производственных лабораторий,

использованию в качестве технологических средств и сенсоров, в устройствах

записи и считывания информации и в других приложениях.

Прообразом современных зондовых устройств можно считать электронный

проектор Э. Мюллера (1936 г.). Основным элементом этого прибора был катод в

виде проволочки с малым радиусом закругления на конце (10... 100 нм). Прило-

жение высокого отрицательного напряжения к острию (несколько киловольт)

приводит к автоэлектронной эмиссии. Эмитированные электроны ускоряются в

электрическом поле и бомбардируют экран, расположенный напротив и покры-

тый люминофором. Это позволяет получить изображение кончика зонда с раз-

решением в несколько нанометров.

Изменение полярности на игле превращает электронный проектор в ион-

ный (Э. Мюллер, 1951 г.), с помощью которого впервые было достигнуто атом-

ное разрешение в микроскопии поверхности. Однако при этом можно было по-

лучить только сильно искаженное изображение кончика самой иглы, да и то для

очень немногих материалов.

Существенное расширение возможностей зондовой микроскопии произош-

ло после изменения принципа построения изображения, в котором были исполь-

зованы туннельный эффект и сканирование иглой-зондом исследуемой поверх-

ности, что было предложено и реализовано еще в начале 70-х годов XX в.

Однако только соединение этих подходов с компьютерными методами

управления всеми циклами и обработки информации позволили Г. Биннигу и

Г. Рёреру (рис. 4.2) создать в 1981-1982 гг. полноценный сканирующий тун-

нельный микроскоп, быстро достигший атомного разрешения (Нобелевская

премия 1986 г.).

Такой подход принес множество преимуществ. Среди них возможность:

работать в широком диапазоне температур, в вакууме, на воздухе и в жидкости,

практически с любыми проводящими образцами без их сложной подготовки;

исследовать не только топологию поверхности, но и ее химический состав,

электронные, магнитные и другие свойства с высоким разрешением (атомным

или близким к нему); осуществлять поатомную сборку объектов, локально мо-

дифицировать и реконструировать поверхность и др.

Очень быстро номенклатура и число используемых откликов резко расши-

рились. В качестве измеряемого параметра стали использовать силы взаимодей-

ствия иглы с поверхностью (ван-дер-ваальсовы, кулоновские, магнитные), оп-

тические, термоэлектрические и эмиссионные характеристики, электрическую

емкость, электрические шумы и др.

В настоящее время число известных зондовых методов (вместе с их моди-

фикациями) насчитывает, по меньшей мере, несколько десятков и продолжает

быстро увеличиваться. Эти методы получили общее название - сканирующая







Дата добавления: 2015-09-07; просмотров: 299. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Типовые ситуационные задачи. Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической   Задача 1. Больной К., 38 лет, шахтер по профессии, во время планового медицинского осмотра предъявил жалобы на появление одышки при значительной физической нагрузке. Из медицинской книжки установлено, что он страдает врожденным пороком сердца....

Ганглиоблокаторы. Классификация. Механизм действия. Фармакодинамика. Применение.Побочные эфффекты Никотинчувствительные холинорецепторы (н-холинорецепторы) в основном локализованы на постсинаптических мембранах в синапсах скелетной мускулатуры...

Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы: 1) первичные...

Предпосылки, условия и движущие силы психического развития Предпосылки –это факторы. Факторы психического развития –это ведущие детерминанты развития чел. К ним относят: среду...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия