СЕНСОРЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Систематике и описанию сенсоров как наноэлектроники посвящен отдельный раздел в гл, 7. Здесь мы рассмотрим только несколько примеров использования зондо- вых устройств в качестве первичных пре- образователей различной информации об объектах наномира. Усовершенствование зондов для SPM (особенно для АРМ) вызвало поток публи- каций по разработке и применению ми- ниатюрных механических, химических, тепловых, оптических и других сенсоров для различных приложений (см. рис. 4.28). Кантилеверы, первоначально созда- вавшиеся для нужд АРМ, демонстрируют высокую чувствительность не только к приложенным силам, но и к химическим реакциям на поверхности, магнитному по- лю, теплоте, свету. Массивы кантилеверов из кремния или нитрида кремния, созда- ваемые хорошо разработанными в полу- проводниковой промышленности метода- ми и содержащие несколько десятков от- дельных датчиков, позволяют реализовать на одном чипе функции "электронного но- са" или "электронного языка" для химиче- ского анализа газов и жидкостей, воздуха, продуктов питания, детектирования ток- синов, наркотических и боевых отравляю- щих веществ и т.п. (см. гл. 7). Вот лишь несколько примеров реали- зации таких функций методами АРМ, не нуждающихся в сканировании. В ряде публикаций описан сенсор, представляю- щий собой кантилевер с "пришитой" хи- мически биомолекулой на кончике острия. Эта молекула (например, антитело или эн- зим) способна селективно вступать в хи- мическое взаимодействие только с избран- ными веществами, которые могут нахо- большого класса приборов микро- и диться в многокомпонентном растворе. Захват определенной молекулы из рас- твора и связывание ее на кончике острия изменяют резонансную частоту канти- левера на известную величину, что расценивается как положительный отклик на присутствие детектируемых молекул в пробе. В пределе чувствительность и из- бирательность таких сенсоров позволяют обнаруживать и регистрировать от- дельные молекулы в растворе. Другой замечательный пример использования несканирующий АРМ в ка- честве анализатора механических свойств отдельных молекул приведен на рис. 4.29. Сущность метода заключается в механической спектроскопии вязкоупругих свойств анализируемой молекулы, захваченной за один конец иглой, а другим концом "пришитой" к неподвижной подложке. Фактически исследуются меха- нические свойства одной молекулы методами построения диаграммы "растяги- вающая сила Р - удлинение А/" при квазистатическом нагружении или внутрен- нем трении при осциллирующей нагрузке. Это позволяет определять порознь ее упругие и диссипативные характеристики, обнаруживать конформационные из- менения под действием растягивающей силы (на рис. 4.29 этому соответствуют локальные особенности на диаграммах при А/ = 50 нм) и др. Более подробно принципы функционирования и конструирования сенсоров обсуждаются в гл. 7.
|
