ИНСТРУМЕНТЫ НАНОНАУКИ . •

ИНСТРУМЕНТЫ НАНОНАУКИ . • Ограничения оптического микроскопа • Просвечивающий электронный микроскоп • Сканирующий туннельный микроскоп • Атомный силовой микроскоп • Магнитный силовой микроскоп Наноматериалы и Глава 4 Page нанотехнологии

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 2 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 3 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 4 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 5 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 6 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ограничения оптического микроскопа 7 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Просвечивающий электронный микроскоп 8 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Просвечивающий электронный микроскоп 9 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Просвечивающий электронный микроскоп • электронная пушка • ускоряющая система • диафрагма • конденсорная линза • Образец • Объективная линза • диафрагма • проекционная линза • экран или пленка • увеличенное изображение 10 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Просвечивающий электронный микроскоп Углеродные нанотрубки, полученные методом химического осаждения из газовой фазы при 600° С на катализаторе Co. YMg. O до очистки. Изображение наноструктур из палладия и Микрофотография сделана в ИТЭФ на платины, полученное с помощью просвечивающем электронном микроскопе просвечивающего электронного фирмы JEOL. микроскопа. Масштаб шкалы 75 нм. 11 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий электронный микроскоп 12 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий электронный микроскоп а) х1 б) х100 в) х10000 Изображения внешнего вида объекта на макро- (а); микро- (б); субмикронном - (в) уровнях. 13 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий электронный микроскоп Кристалл. Электронно-микроскопическая фотография участка кристалла омертвевшего протеинового вируса. Увеличении около 80000 х (Размер целого кристалла-около 1, 7 -10 -6 м. 14 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий электронный микроскоп а) в) Образец крови (а) и фоторецепторные клетки глаза палочки и колбочки (в) 15 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий зондовый микроскоп 16 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий туннельный микроскоп а) в) (а) - промышленная консоль; (б) - острие иглы 17 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий туннельный микроскоп Схема работы сканирующего туннельного микроскопа 18 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий туннельный микроскоп а) б) Схема работы СТМ: а - в режиме постоянной высоты; б - в режиме постоянного тока 19 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Сканирующий туннельный микроскоп Структура молекулы ДНК Определенная с помощью сканирующего туннельного микроскопа СТМ-изображение одного из первых квантовых кораллов 20 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Атомный силовой микроскоп Зависимость силы межатомного взаимодействия от расстояния между острием и образцом 21 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Атомный силовой микроскоп 22 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Атомный силовой микроскоп О – острие (игла) П – пружина, на которой закреплена игла P, Px, Py, Pz – пьезоэлектрические преобразователи. (При этом Px и Py служат для cмещения образца под иглой, а Pz управляет расстоянием от острия до поверхности) D – туннельный датчик, который регистрирует отклонения пружины с иглой. 23 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Атомный силовой микроскоп Участок поверхности оптической линзы размером 5 х5 микрон с дефектом, образовавшимся в результате прожига Кончик острия зонда атомно-силового лучом лазера. Снимок получил третью микроскопа. Радиус кривизны острия – 15 нм. премию Международного конкурса изображений сканирующей зондовой микроскопии "Prizes SPMage 09". Название работы: "Зимняя нанорыбалка". Автор: Научный сотрудник лаборатории нанопроцессов и технологий Института тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова НАН Беларуси Светлана Абетковская. 24 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Атомный силовой микроскоп This atomic force microscope (AFM) scan of a Атомно-силовой микроскоп картина графена crystal of satellite tobacco mosaic virus particles сверхпроводящего транзистора поля. Две comes from Alex Mc. Pherson's lab. Coloring is by позолоченные электроды изготавливаются из height, low to high is red to blue. A few hundred сверхпроводящих титан-алюминиевого сплава. virus particles are shown. Individual particles are Изображение предоставлено / Jarillo-Эрреро группы about 16 nanometers in diameter. An analysis of average particle surface shape does not resolve the arrangement of capsid proteins on the rather smooth particle surface, but capsid structure is apparent in similar AFM data for other viruses 25 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Электронный проектор Двухпроходная методика 26 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Электронный проектор Двухпроходная методика 27 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ионный проектор Двухпроходная методика 28 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Инструменты нанонауки Ионный проектор Двухпроходная методика 29 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Методы создания наноструктур Фотолитография Схема изготовления микросхем с использованием фотолитографии (слева направо). 30 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Методы создания наноструктур Скорость интеграции элементов электронных приборов 31 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Зондовая нанотехнология СТМ литография Игла сканирующего туннельного микроскопа, находящаяся на постоянном расстоянии (см. стрелки) над слоями атомов исследуемой поверхности. Сложенное из 35 атомов ксенона на пластинке из никеля название компании IBM, сделанное сотрудниками этой компании с помощью сканирующей зондового микроскопа в 1990 году. Слева – кантилевер (серый) сканирующего зондового микроскопа над металлической пластинкой. Справа – увеличенное изображение области (обведена белым на рисунке слева) под зондом кантилевера, на которой схематически показаны молекулы тиола с серыми углеводородными хвостами, выстраивающимися в монослой у кончика зонда. Взято из Scientific American, 2001, Sept, p. 44. 32 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Зондовая нанотехнология СТМ литография Пример СТМ литографии. На СТМ изображении (размер скана 256 x 256 нм 2) трехмонослойной проводящей пленки (б) видны кратерообразные дефекты глубиной в один монослой после локального приложения трех импульсов напряжения (а) 33 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Зондовая нанотехнология Силовая литография Схематическое изображение процесса статической силовой литографии (а) и изображение поверхности алюминия (размер скана 1, 6 х1, 6 мкм) с нанесенной на нее царапиной (б) 34 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4

Зондовая нанотехнология Локальное анодное оксидирование Пример векторной динамической силовой литографии (а) (размер скана 220 х220 нм) в виде регулярного массива углублений (питов) и растровой литографии (размер скана 2, 5 х2, 6 мкм) 35 Наноматериалы и нанотехнологии Глава 4