|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Mengimbas mikroskop probe. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Arah yang paling muda dan pada masa yang sama menjanjikan dalam kajian sifat permukaan ialah mengimbas mikroskop probe. Mikroskop probe mempunyai resolusi rekod - kurang daripada 0,1 nm. Mereka boleh mengukur interaksi antara permukaan dan hujung mikroskopik yang mengimbasnya - kuar - dan memaparkan imej tiga dimensi pada skrin komputer.
Kaedah mikroskop probe membolehkan bukan sahaja untuk melihat atom dan molekul, tetapi juga untuk mempengaruhi mereka. Dalam kes ini, apa yang paling penting, objek boleh dikaji tidak semestinya dalam vakum (yang biasa untuk mikroskop elektron), tetapi juga dalam pelbagai gas dan cecair. Mikroskop terowong pengimbasan probe telah dicipta pada tahun 1981 oleh G. Binning dan H. Rohrer (USA), pekerja Pusat Penyelidikan IBM. Lima tahun kemudian, mereka dianugerahkan Hadiah Nobel untuk ciptaan ini. Binning dan Rohrer cuba mereka bentuk peranti untuk mengkaji kawasan permukaan yang lebih kecil daripada 10 nm. Hasilnya melebihi jangkaan paling liar: saintis dapat melihat atom individu, yang saiznya hanya kira-kira satu nanometer. Operasi mikroskop terowong pengimbasan adalah berdasarkan fenomena mekanikal kuantum yang dipanggil kesan terowong. Hujung logam yang sangat nipis - kuar bercas negatif - dibawa ke jarak dekat dengan sampel, juga logam, bercas positif. Pada masa itu, apabila jarak antara mereka mencapai beberapa jarak interatomik, elektron akan mula bebas melaluinya - "terowong": arus akan mengalir melalui celah itu. Kebergantungan kuat kekuatan arus terowong pada jarak antara hujung dan permukaan sampel adalah sangat penting untuk operasi mikroskop. Jika jurang dikurangkan hanya 0,1 nm, arus akan meningkat kira-kira 10 kali ganda. Oleh itu, walaupun ketidakteraturan saiz atom menyebabkan turun naik yang ketara dalam magnitud arus.
Untuk mendapatkan imej, probe mengimbas permukaan dan sistem elektronik membaca arus. Bergantung pada cara nilai ini berubah, hujung sama ada turun atau naik. Oleh itu, sistem mengekalkan nilai pemalar semasa, dan trajektori pergerakan hujung mengikuti pelepasan permukaan, membongkok di sekeliling bukit dan lekukan. Hujungnya menggerakkan piezoscanner, iaitu manipulator yang diperbuat daripada bahan yang boleh berubah di bawah pengaruh voltan elektrik. Pengimbas piezo selalunya berbentuk tiub dengan beberapa elektrod yang memanjang atau membengkok, menggerakkan probe ke arah yang berbeza dengan ketepatan seperseribu nanometer. Maklumat tentang pergerakan hujung ditukar kepada imej permukaan, yang dibina titik demi titik pada skrin. Untuk kejelasan, bahagian ketinggian yang berbeza dicat dengan warna yang berbeza. Sebaik-baiknya, harus ada satu atom tidak bergerak di hujung hujung probe. Jika terdapat beberapa tonjolan di hujung jarum, imej mungkin dua kali ganda atau tiga kali ganda. Untuk menghapuskan kecacatan, jarum terukir dalam asid, memberikannya bentuk yang diingini. Dengan bantuan mikroskop terowong, beberapa penemuan telah dibuat. Sebagai contoh, mereka mendapati bahawa atom pada permukaan kristal disusun secara berbeza daripada di dalam, dan sering membentuk struktur yang kompleks. Dengan bantuan mikroskop terowong, hanya objek konduktif boleh dikaji. Walau bagaimanapun, ia juga memungkinkan untuk melihat dielektrik nipis dalam bentuk filem apabila ia diletakkan pada permukaan bahan pengalir. Dan walaupun kesan ini belum dijelaskan sepenuhnya, namun ia berjaya digunakan untuk mengkaji banyak filem organik dan objek biologi - protein, virus. Kemungkinan mikroskop adalah besar. Dengan bantuan jarum mikroskop, lukisan juga digunakan pada plat logam. Untuk melakukan ini, atom berasingan digunakan sebagai bahan "penulisan" - ia disimpan di permukaan atau dikeluarkan daripadanya. Oleh itu, pada tahun 1991, pekerja IBM menulis atom xenon pada permukaan plat nikel dengan nama syarikat mereka - IBM. Huruf "I" hanya terdiri daripada 9 atom, dan huruf "B" dan "M" - 13 atom setiap satu. Langkah seterusnya dalam pembangunan mikroskopi probe pengimbasan telah diambil pada tahun 1986 oleh Binning, Kveit dan Gerber. Mereka mencipta mikroskop daya atom. Jika dalam mikroskop terowong peranan penentu dimainkan oleh pergantungan tajam arus terowong pada jarak antara probe dan sampel, maka untuk mikroskop daya atom pergantungan daya interaksi jasad pada jarak antara mereka adalah dari kepentingan yang menentukan. Probe mikroskop daya atom ialah plat elastik kecil - julur. Lebih-lebih lagi, salah satu hujungnya tetap, manakala di hujung yang lain hujung probing terbentuk daripada bahan pepejal - silikon atau silikon nitrida. Apabila probe digerakkan, daya interaksi antara atomnya dan permukaan sampel yang tidak rata akan membengkokkan plat. Dengan mencapai pergerakan probe sedemikian, apabila pesongan kekal malar, adalah mungkin untuk mendapatkan imej profil permukaan. Mod pengendalian mikroskop ini, yang dipanggil mod sentuhan, memungkinkan untuk mengukur, dengan resolusi pecahan nanometer, bukan sahaja pelepasan, tetapi juga daya geseran, keanjalan, dan kelikatan objek yang dikaji. Mengimbas dalam hubungan dengan sampel agak kerap membawa kepada ubah bentuk dan kemusnahannya. Kesan probe pada permukaan boleh berguna, sebagai contoh, dalam pembuatan litar mikro. Walau bagaimanapun, siasatan boleh memecahkan filem polimer nipis dengan mudah atau merosakkan bakteria, menyebabkan ia mati. Untuk mengelakkan ini, julur dibawa ke dalam ayunan resonans berhampiran permukaan dan perubahan amplitud, kekerapan atau fasa ayunan yang disebabkan oleh interaksi dengan permukaan direkodkan. Kaedah ini memungkinkan untuk mengkaji mikrob hidup: jarum berayun bertindak pada bakteria seperti urutan lembut, tanpa menyebabkan bahaya, dan membolehkan anda memerhati pergerakan, pertumbuhan dan pembahagiannya. Pada tahun 1987, I. Martin dan K. Vikrama-singh (AS) mencadangkan menggunakan jarum mikro bermagnet sebagai petua probing. Hasilnya ialah mikroskop daya magnet. Mikroskop sedemikian memungkinkan untuk melihat kawasan magnetik individu dalam bahan - domain - sehingga saiz 10 nm. Ia juga digunakan untuk rakaman maklumat ultra tumpat dengan membentuk domain pada permukaan filem menggunakan medan jarum dan magnet kekal. Rakaman sedemikian beratus kali lebih padat daripada pada cakera magnetik dan optik moden. Di pasaran dunia mikromekanik, yang dikendalikan oleh gergasi seperti IBM, Hitachi, Gillette, Polaroid, Olympus, Joyle, Instrumen Digital, terdapat juga tempat untuk Rusia. Suara firma kecil MDT dari Zelenograd dekat Moscow kedengaran lebih kuat dan kuat. "Mari kita salin ke atas pinggan, 10 kali lebih kecil daripada rambut manusia, lukisan batu yang dibuat oleh nenek moyang kita yang jauh," Denis Shabratov, ketua ahli teknologi, mencadangkan. di sepanjang "kanvas", dan di mana ia menyentuh, sapuan sebesar saiz atom muncul. Secara beransur-ansur, seekor rusa muncul pada skrin paparan, diikuti oleh penunggang." MDT adalah satu-satunya pengeluar mikroskop probe dan probe di negara ini. Dia adalah salah satu daripada empat pemimpin dunia. Produk syarikat dibeli di Amerika Syarikat, Jepun, Eropah. Dan semuanya bermula dengan fakta bahawa Denis Shabratov dan Arkady Gologanov, jurutera muda salah satu institut Zelenograd dalam krisis, memikirkan cara untuk hidup, memilih mikromekanik. Mereka, bukan tanpa sebab, menganggapnya sebagai arah yang paling menjanjikan. "Kami tidak mempunyai kompleks yang kami perlu bersaing dengan pesaing yang kuat," kata Gologanov. "Sudah tentu, peralatan kami lebih rendah daripada yang diimport, tetapi, sebaliknya, ia menjadikan kami licik, menggunakan otak kami. Dan mereka pasti tidak lebih buruk dengan kami. untuk membajak lebih daripada cukup. Kami bekerja sepanjang masa, tujuh hari seminggu. Perkara yang paling sukar bukanlah untuk membuat siasatan superminiature, tetapi untuk menjualnya. Kami tahu bahawa kami adalah yang terbaik di dunia, kami menjerit mengenainya di Internet, kami mengebom pelanggan dengan faks, dengan kata lain, kami memukul kaki kami seperti katak itu, - tiada perhatian." Setelah mengetahui bahawa salah seorang pemimpin dalam pengeluaran mikroskop, syarikat Jepun Joyle, sedang mencari jarum dengan bentuk yang sangat kompleks, mereka menyedari bahawa ini adalah peluang mereka. Pesanan itu memerlukan banyak kekuatan dan saraf, tetapi menerima sedikit. Tetapi wang bukanlah perkara utama - kini mereka boleh mengisytiharkan sekeras-kerasnya: "Joyle" yang terkenal ialah pelanggan kami. Begitu juga, selama hampir satu setengah tahun, MDT menghasilkan probe khas untuk Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan AS secara percuma. Dan nama besar baru muncul dalam senarai pelanggan. "Kini aliran pesanan sedemikian rupa sehingga kami tidak lagi dapat memuaskan hati semua orang," kata Shabratov. gangguan bekalan, kualiti rendah mereka, tanpa kewajipan subkontraktor". Kemunculan mikroskop probe pengimbasan berjaya bertepatan dengan permulaan perkembangan pesat teknologi komputer, membuka kemungkinan baru untuk menggunakan mikroskop probe. Pada tahun 1998, model mikroskop probe pengimbasan FemtoScan-001 telah dicipta di Pusat Teknologi Termaju (Moscow), yang juga dikawal melalui Internet. Kini, di mana-mana sahaja di dunia, seorang penyelidik akan dapat mengusahakan mikroskop, dan sesiapa yang mahu boleh "melihat" ke dalam mikrokosmos tanpa meninggalkan komputer. Hari ini, mikroskop sedemikian hanya digunakan dalam penyelidikan saintifik. Dengan bantuan mereka, penemuan paling sensasi dalam genetik dan perubatan dibuat, bahan dengan sifat yang menakjubkan dicipta. Walau bagaimanapun, satu kejayaan dijangka dalam masa terdekat, terutamanya dalam bidang perubatan dan mikroelektronik. Mikrorobot akan muncul, menghantar ubat melalui kapal terus ke organ yang berpenyakit, superkomputer kecil akan dicipta. Pengarang: Musskiy S.A.
▪ Компас
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Pengecasan gelombang mikro tanpa wayar ▪ Modal yang disejukkan dengan air ▪ Kamiran empat saluran ULF Toshiba TCB701FNG ▪ Orang yang mempunyai deria bau yang tajam mempunyai orientasi yang baik di angkasa
▪ Bahagian pemodelan tapak. Pemilihan artikel ▪ artikel oleh Ronald Wilson Reagan. Kata-kata mutiara yang terkenal ▪ artikel Bekerja pada mesin penyalin. Arahan standard mengenai perlindungan buruh ▪ artikel Pemasa dapur digital. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini