A pásztázó szondás mikroszkóp, a legjobb eredmények a tudomány és a technológia
Szonda mikroszkópos technikák lehetővé teszik, hogy ne csak látni az atomok és molekulák, hanem befolyásolni őket. Ugyanakkor - ami különösen fontos - az objektumok lehet tanulmányozni nem feltétlenül vákuumban (általában elektronmikroszkóp), hanem a különböző gázok és folyadékok.
Fantázia szonda - a pásztázó alagút mikroszkóp által 1981-ben a munkavállalók G. Binnig és Rohrer X. (US) IBM Research Center a cég öt év után a találmány, nekik ítélték oda a Nobel-díjat
Binnig és Rohrer megkísérelt építeni egy eszközt a vizsgálat a felülete kisebb, mint 10 nm. Az eredmény minden várakozást felülmúlt: a tudósok képesek voltak látni az egyes atomok, amelynek összege keresztmetszetben csak körülbelül egy nm. A művelet egy pásztázó alagút mikroszkóp egy kvantummechanikai jelenség, az úgynevezett alagút hatás. Nagyon vékony fém tip - egy negatív töltésű szonda - tápláljuk be közel távolság a minta, az azonos fém, pozitív töltésű. Abban a pillanatban, kogda'rasstoyanie közöttük eléri több atomközi távolságok, az elektronok akkor szabadon áthaladhat ez - „alagút”: Ekkor áram fog folyni a résen
Nagyon fontos, hogy a művelet mikroszkóp erős függését alagútáram erő a csúcsa közötti távolság és a minta felszínét. A csökkenő különbség mindössze 0,1 nm áram növekedése körülbelül 10-szer. Ezért még a méret a szabálytalanságok okoznak észrevehető ingadozások atom aktuális.
Ahhoz, hogy egy kép, a szonda ellenőrzi a felület, illetve az elektronikus rendszer beolvassa az aktuális értéket. Attól függően, hogy ez az érték változik, a lényeg az sem emelkedik vagy süllyed. Így a rendszer állandó szinten tartja aktuális értéket, és megismétli a pályáját a csúcs gravírozott felület lábazati kiemelkedések és bemélyedések.
A Tip mozog piezo-szkenner, amely egy manipulátor egy anyag, amely képes változhat hatása alatt piezoelektromos feszültség gyakran van egy cső formájában több elektród, amely kiterjeszti, vagy meg van hajlítva mozog a szonda különböző irányokba belül ezred nanométeres
Információ a mozgás a csúcs alakítjuk felületén egy képet, amely alapján a pontok a képernyőn, sok különböző magasságú, az egyszerűség kedvéért, festett, különböző színekben.
Ideális esetben, a végén a szonda hegye legyen az egyik helyhez kötött atom. Ha a végén a tű véletlenül fordult több kiemelkedés, képek lehetnek két-, troitsya. Annak érdekében, hogy megszüntesse a hiba tűt maratott savas, így ez a kívánt formát.
Az alagút mikroszkóp volt képes arra, hogy számos felfedezések. Például azt találtuk, hogy az atomok a felületen a kristály nem elhelyezni, mint a belső, és gyakran alkotnak összetett struktúrák.
egy áramvezető tárgyakat lehet vizsgálni egy alagút mikroszkóp. Azonban, ez lehetővé teszi az egyik, hogy megfigyeljék és vékony film dielektrikumok formájában, a forgalomba felületén a vezető anyag. És bár ez a hatás még nem talált egy teljes magyarázatot, azonban sikeresen alkalmazzák a tanulmány sok film szerves és biológiai objektumok - fehérjék a vírusok.
A következő lépés a fejlesztés pásztázószondás mikroszkópia készült 1986-ban Binnig, Qeit és Gerber. Az általuk létrehozott egy atomi erő mikroszkóp. Ha alagút mikroszkóp döntő szerepet játszik az erős függőség a alagútáram közötti távolság a próba és a minta, majd egy atomerő mikroszkóp kritikus függősége az erő kölcsönhatásának szervek a távolság közöttük.
Szonda egy atomerő mikroszkóp egy apró rugalmas lemez - konzolos. Ahol az egyik vége van rögzítve, a másik végén a tapintási csúcsa kialakult kemény anyagból - szilícium vagy szilícium-nitrid. Amikor a szonda mozog ez arra kényszeríti az atomok között és egyenetlen felülete a minta lemez kell hajlítani. Miután egy ilyen mozgást a próba, ha a lehajlás állandó, akkor lehetséges egy kép a felületi profil. Egy ilyen művelet mikroszkóp, úgynevezett kapcsolati mérhető felbontással nanométer, nem csak megkönnyebbülést, hanem a súrlódás, rugalmassága és viszkozitása a vizsgálat tárgyának
Vizsgálat a kapcsolatot a minta gyakran vezet deformáció és törés. A hatás az, hogy a próba a felület lehet hasznos, például, gyártásához mikroáramkörök. Azonban a szonda képes könnyen eltörhet a vékony műanyag fólia, vagy károsíthatja a baktérium okozza a halálát. Ennek elkerülése érdekében, a konzolos hozzuk rezonáns oszcilláció a felszín közelében, és rögzíteni változás amplitúdója, frekvenciája vagy fázisa a rezgések által okozott kölcsönhatás a felületen. Ez a módszer lehetővé teszi számunkra, hogy tanulmányozza a mikrobák élő rezgő tű hatása baktériumokon mint egy gyengéd masszázs károsítása nélkül, és hagyta őt óraszerkezettel, növekedését és osztódását
Ez lehetővé teszi, hogy a mikroszkóp, hogy felismerjük az egyes mágneses mező az anyagban - domének - legfeljebb 10 nm. Azt is használják egy szupersűrű rögzítési információ által képező felületén a film egy tűvel domének mezők és az állandó mágnes. Az ilyen felvétel százszor sűrűbb, mint a modern mágneses és optikai meghajtó.
Mikromechanikája a globális piacon, amelynek feladata óriások, mint az IBM, a „Hitachi”, „Gillette”, „Polaroid”, „Olympus”, „Dzhoyl”, „digitális eszköz,” volt egy hely tartozik. Hangosabban egy kis cég MDT Zelenograd Moszkva közelében
„Nézzük másolja a lemezt 10-szer kisebb, mint egy emberi hajszál, a rock festmény által készített őseink - javasolja a vezető technológus Denis Shabratov -. A számítógép vezérli a” ecsetet „próba -. Tű hossza 15 mikron, átmérője néhány század mikron tű mozog mentén „vászon”, és ha az érvényes, van kenetet a mérete egy atom. Fokozatosan, a képernyő van egy szarvas, amely üldözi a lovasok. "
MDT az egyetlen cég az országban a gyártó szonda mikroszkópok és próbák magukat. Ő egyike a négy világ vezető cégek vásárolnak az Egyesült Államokban, Japánban és Európában.
És az egész kezdődött azzal, hogy Denis Shabratov Arkagyij Gologanov, fiatal mérnökök egy felzárkózott a válság Zelenograd intézmények, gondoltam, mi legyen a következő lépés, úgy döntött, mikromechanik. Ezek nem ok nélkül, úgy vélte, hogy a legígéretesebb irányba.
„Mi nem szenvednek komplexek, amelyek a versenyt az erős versenytársak, - mondja Gologanov -. Természetesen mi berendezés rosszabb importálni, de másrészt, ez teszi iskhitryatsya, agyvelő és tudják, hogy mi biztosan nem rosszabb, és készen .. szántani több mint elég a munka éjjel-nappal, a hét minden napján a legnehezebb dolog, nem is termel superminiatyurny szonda és eladni tudják, hogy mi a legjobb a világon, sírni róla az interneten, menj aludni faxügyfelek, a rövid, verjük láb, mint a béka ... - nulla figyelmet "
Amikor megtudta, hogy az egyik vezető gyártó a mikroszkópok - japán cégek Dzhoyl „keres egy tűt nagyon bonyolult alakzatokat, megértették, hogy ez az ő esélye. A rend megérte a sok erőfeszítést és az idegeket, és kapott egy alamizsna. De a pénz nem volt a fő - ők már tudják, hogy be hangosan: a híres „Dzhoyl” - ügyfelünk Hasonlóképpen, közel fél év ingyenes MDT gyárt különleges próbákat a National Institute of Standards and Technology. És az új nagy neve szerepelt a listán az ügyfelek.
„Most, az áramlás a megrendelések olyan, hogy nem tud eleget összes belépők, - Shabratov mondja -. Sajnos, ez a sajátos magyar tapasztalatok azt mutatják nekünk, hogy van értelme, hogy készítsen ilyen high-tech termékek kis tételekben, tömeg azonos termelési -. Létrehozása külföldön, ahol nincs ellátási zavarok, rossz minőségű, nem követelmény az alvállalkozók”.
Ma ezek a mikroszkópok csak a kutatásban. Segítségükkel elkövetett leginkább szenzációs felfedezéseket tettek a genetika és az orvostudomány, olyan anyagok, amelyek elképesztő tulajdonságokkal. Azonban a közeljövőben várható, hogy megtörjük, és mindenek felett, az orvostudomány és a mikroelektronika, a mikro-robotok lesz nyilvánított hajók gyógyszert közvetlenül a megbetegedett szervek jönnek létre miniatűr szuperszámítógép.