Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Общество


Олег Галкин,

Сканирующий зондовый микроскоп с функциями оптического и атомно-силового контроля СЗМ-200

В рамках IX Международной конференции "Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии” (БелСЗМ 2010), которая прошла в Институте тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси, состоялась презентация микроскопа отечественного производства СЗМ-200. Новый прибор предназначен для быстрого контроля качества интегральных микросхем на кремниевых пластинах диаметром до 200 мм и может быть использован в промышленном производстве с использованием нанотехнологий.

Аппарат относится к классу так называемый cканирующих зондовых микроскопов (СЗМ), разрешающая сила которых так велика, что позволяет проникать в наномир и изучать материю в масштабе вплоть до атомарного уровня. В отличие от классических оптических микроскопов, дающих лишь двумерную картинку, возможности сканирующей зондовой микроскопии намного шире. Она позволяет получить трехмерный слепок участка исследуемого объекта, узнать его локальную твердость, термо- и электропроводимость, модуль упругости и многие другие параметры.
 
Возможности прибора очень широки. И в работе с ним важен не сам факт погружения зонда в исследуемую область, а методика, с помощью которой исследователь сможет извлекать необходимую информацию. Рассказать о своих методиках СЗМ, обменяться опытом ученые и приезжали на конференцию. Можно сказать, что они собирались в Минске, чтобы обсудить, как лучше стоит "смотреть", "щупать" и "слышать" наномир. В мероприятии приняли участие ученые из Беларуси, России, Украины, Польши, Въетнама. Обсуждение вопросов конференции чрезвычайно важны для активизации исследований в области нанотехнологий в Беларуси.
 
“Сегодня в мире идет борьба за нанотехнологическое превосходство, - сказал один из докладчиков конференции, академик НАН Беларуси, Анатолий Свириденок. – Победители в этой борьбе получат большие технологические и экономические преимущества”. Беларусь не располагает таким объемом ресурсов, который позволил бы ей занять в этой борьбе лидирующие позиции. Но занять свою нишу и получить от нее существенные бонусы нам вполне по силам. Разработка инструментов, которые будут применяться при создании нанотехнологий, может стать одной из них. “Невозможно, если нет инструментов, которые могут позволить заглянуть в наномир, проводить какие-либо манипуляции с материей на наноуровне - подчеркнул председатель организационного комитета конференции, член-корреспондент НАНБ, Сергей Чижик. – Наша наука такой возможностью располагает. Мы производим зондовые микроскопы с 1989 г.”
 
Первый сканирующий зондовый микроскоп появился в 1981 г. Он относился к подклассу сканирующих туннельных (СТМ), и имел ряд функциональных ограничений. В частности, он мог использоваться только для изучения относительно гладких токопроводящих поверхностей. В последние годы белорусские ученые занимаются производством атомно-силовых микроскопов (АСМ), которые можно использовать практически везде. В основе принципа его действия лежит притяжение или отталкивание острия зонда, вызванное силами Ван дер Ваальса. На принципах атомно-силовой микроскопии работает и представленный аппарат СЗМ-200.
 
Нам очень повезло, считает С.Чижик, что еще до развала Советского Союза белорусские ученые успели вскочить в последний вагон уходящего поезда, и занялась конструированием сканирующих зондовых микроскопов. Благодаря этому сегодня мы являемся производителями инструмента, который позволяет изучать материю на наноуровне. На данный момент только в Беларуси функционирует около 40 таких микроскопов и еще 15 стран мира эти микроскопы у нас купили. До сих пор отечественные микроскопы использовались лишь для нужд образования и науки, но в будущем планируется наладить их выпуск для нужд промышленности. На базе БНТУ открыта кафедра микро- и нанотехники, которая готовит специалистов, работающих в области СЗМ. Производство зондовых микроскопов позволило Беларуси сэкономить значительные средства, которые могли бы пойти на закупку импортного оборудования. Ведь стоимость одного зарубежного СЗМ в 3-4 выше отечественного аналога. Особенно актуально такая выгода для ВУЗов, когда оснащается целая учебная лаборатория.


Участок поверхности оптической линзы размером 5х5 микрон с дефектом, образовавшимся в результате прожига лучом лазера. Снимок получил третью премию Международного конкурса изображений сканирующей зондовой микроскопии "Prizes SPMage09".
Название работы: "Зимняя нанорыбалка".
Автор: Научный сотрудник лаборатории нанопроцессов и технологий Института тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова НАН Беларуси Светлана Абетковская.

 
Спектр областей, в которых могут использоваться белорусские зондовые микроскопы, очень широк. Это субмикронная электроника, наноструктурное материаловедение, оптика, медицина. В планах у наших ученых создание СЗМ, совмещенного с биореактором, для наблюдения за жизнью клеток. С его помощью будет изучаться воздействие лекарств, токсичных веществ и прочих внешних факторов на живую материю.


 Кончик острия зонда атомно-силового микроскопа. Радиус кривизны острия – 15 нм.