микроскоп сканиране сонда, най-добрите постижения на науката и технологиите
техники за сонди микроскопия ни позволяват не само да се види атоми и молекули, но също така и да им оказват влияние. В същото време - което е особено важно - обектите могат да бъдат изучавани не непременно във вакуум (обикновено за електронни микроскопи), но също така в различни газове и течности.
Избрано сонда - микроскоп сканиращ тунелен през 1981 г. от служители Г. Binnig и Рорер X. (US) IBM Research Center на компанията след пет години на това изобретение, те бяха наградени с Нобелова награда
Binnig и Рорер опитва да изгради устройство за разследването на площи на по-малко от 10 нанометра. Резултатът надмина всички очаквания: учените са успели да видят отделните атоми, размерът на които в напречно сечение е само около една нанометра. Действието на сканиращ тунелен микроскоп е квантово механичен феномен, наречен тунелиране ефект. Много тънък метален накрайник - отрицателно зареден сонда - подава в непосредствена близост до пробата същия метал, положително заредена. между тях, за миг kogda'rasstoyanie достига няколко interatomic разстояния, електроните ще преминат свободно през него - "тунел": ток ще тече през пролуката
Много е важно да микроскоп операция има силна зависимост на тунелиране текущата сила на разстоянието между върха и повърхността на пробата. С намаляване на разликата само 0.1 пМ ток се увеличава около 10 пъти. Затова дори и размера на нередностите да причини забележими колебания атом ток.
За да се получи изображение, сондата сканира повърхността и електронната система чете текущата стойност. В зависимост от това как се променя тази стойност, на мястото на нито се издига или пада. По този начин, системата поддържа постоянен ток стойност, и повтаря траекторията на повишаване повърхност первази върха облекчение и вдлъбнатините.
Върхът движи пиезо-скенер, който е манипулатор от материал, способен да варира под влиянието на пиезо електрически напрежение често има форма на тръба с множество електроди, която се простира или се огъва чрез преместване на сондата в различни посоки в рамките хилядни от нанометър
Информация за движението на върха се превръща в площ от изображение, което се основава на точките на екрана, много различни височини, за по-голяма яснота, са боядисани в различни цветове.
В идеалния случай, в края на върха на сондата трябва да бъде един неподвижен атом. Ако в края на иглата по невнимание се обърна повече издатини, изображенията могат да бъдат двойни, troitsya. За да се елиминира дефект иглата гравиран в киселина, което му придава желаната форма.
С тунелиране микроскоп е в състояние да се направят редица открития. Например, ние открихме, че атомите на повърхността на кристала не се позиционира като вътрешната и често образуват сложни структури.
на тоководещи обекти могат да бъдат изследвани с помощта на микроскоп тунелиране. Въпреки това, той позволява да се наблюдава и тънкослойни диелектрици под формата на, когато се поставят на повърхността на проводящия материал. И въпреки че този ефект все още не е намерено пълно обяснение, обаче, тя се използва успешно за изучаване на много филми на органични и биологични обекти - протеини на вируси.
Следващата стъпка в развитието на сканиране сонда микроскопия направена през 1986 година Binnig, Qeit и Гербер. Те са създали атомно-силов микроскоп. Ако тунелен микроскоп играе решаваща роля силна зависимост на тунелиране ток от разстоянието между пробата и пробата, след това за една атомна микроскоп сила е критична зависимост от силата на взаимодействие на органите на между тях на разстояние.
Сонда на атомно-силов микроскоп е малка еластична плоча - конзолни. Където един край е закрепен към другия край на сондиране върха, образувана от твърд материал - силиций или силициев нитрид. Когато сондата се премества го принуждава между атоми и неравна повърхност на плочата за проба да бъдат огънати. Като такова движение на сондата, когато отклонението е постоянен, то е възможно да се получи изображение на профила на повърхността. Такава микроскоп операция, наречена за контакт може да се измери с резолюция на нанометър, не само облекчение, но и триене, еластичност и вискозитет на обекта на изпитването
Сканиране в контакт с пробата често води до деформация и счупване. Въздействието на сондата към повърхността може да бъде полезно, например, при производството на микросхеми. Въпреки това, сондата е в състояние лесно да се прекъсне тънък пластмасов филм или повреди на бактерията, което води до смъртта си. За да се избегне това, конзолата се привежда в резонансни трептения близо до повърхността и се записва промяна в амплитуда, честота или фаза на трептенията, причинени от взаимодействието с повърхността. Този метод позволява да се учат на микробите, които живеят вибриращи игла ефект върху бактериите като лек масаж без вредно и отдаване под нея движение часовник, растеж и делене
Това позволява да се различи микроскоп индивидуален магнитно поле в материала - домени - до 10 нм. Тя се използва и за superdense за записване на информация чрез формиране върху повърхността на филма с игла домейни полета и постоянния магнит. Такъв запис сто пъти по-плътен, отколкото на съвременните магнитни и оптични дискови устройства.
Микромеханика на световния пазар, който е натоварен с гиганти като IBM, "Hitachi", "Gillette", "Полароид", "Олимп", "Dzhoyl", "Цифрова инструмент", имаше място за България. По-силно гласът на малка фирма на MDT Зеленоград край Москва
"Нека да копирате в чинията 10 пъти по-малък от човешки косъм, рок живопис на направени от нашите предци - предлага главен технолог Денис Shabratov -. Компютърът контролира" четка "проба -. Игла дължина 15 микрона, с диаметър от няколко стотни от микрона иглени движения по протежение на "платно", а когато той се прилага, има намажете с размерите на един атом. Постепенно, екранът има елен, който се е преследван от състезателите. "
MDT е единствената фирма в страната на производителя на микроскопи и самите сонди. Тя е една от четирите водещи фирми в света купуват стоки в САЩ, Япония и Европа.
И всичко започна с факта, че Денис Shabratov Аркадий Гологанов млади инженери един попаднали в кризата на Зеленоград институции, мислят какво да правят, са избрали микромеханика. Те не са без основание, се счита, че най-обещаващите посока.
"Ние не страдат от комплекси, които трябва да се конкурират със силни конкуренти, - казва Гологанов -. Разбира се, нашето оборудване е по-малък внос, но, от друга страна, това прави iskhitryatsya, мозъка и те знаят, че ние имаме определено не по-зле и готовност .. да оре повече от достатъчно работа денонощно, седем дни в седмицата най-трудното нещо дори не е бил произвеждат superminiatyurny сонда и продават знаем, че най-доброто в света, да плача за него в интернет, отивам да спя факс клиенти, с една дума, ние бият крака, като на жаба ... - нула внимание "
Когато научи, че един от водещите производители на микроскопи - Dzhoyl японските фирми "" да търсиш игла много сложни форми, те разбират, че това е техният шанс. Поръчката е на стойност много усилия и нерви, и получи подаяние. Но парите не е основната - сега те са в състояние да обяви на висок глас: прочутия "Dzhoyl" - нашите клиенти По същия начин, почти половин година безплатно MDT произвежда специални сонди за Националния институт за стандарти и технологии. И новото голямо име се появява в списъка с клиенти.
"В момента, потокът на поръчките е такава, че не можем да отговарят на всички желаещи, - казва Shabratov -. За съжаление, това е спецификата на българската Опитът ни показва, че има смисъл да се произвеждат такива високотехнологични продукти в малки партиди, маса и същи производствени. - Установяване в чужбина, където няма прекъсване на доставките, с ниско качество, без изискване на подизпълнители ".
Днес тези микроскопи се използват само в научните изследвания. С тяхна помощ, извършени най-сензационните открития в генетиката и медицината, са материали с невероятни качества. Въпреки това, в близко бъдеще се очаква да се прекъсне, и най-вече в областта на медицината и микроелектроника, микро-роботи ще се доставят лекарства на съдове директно на болни органи ще бъдат създадени миниатюрни суперкомпютри.