Викторова О.И. - WordPress.com

Наверное многие задаются вопросом: зачем в школе изучать основы такой специфической дисциплины,
как « Основы силовой зондовой микроскопии»? Во всем мире наблюдается нехватка научных и
инженерных кадров, очень немногие молодые люди связывают свою судьбу с наукой и техникой.
Именно поэтому особенно важно заинтересовать школьников самых разных возрастов.
Наш лицей получил лабораторию « Эдьюкатор -2» в прошлом году осенью, а в марте на ДАНЮИ мы
уже представили проект «Нанотехнологии. Сканирующая зондовая микроскопия как один из методов
исследования поверхностей» и получили статус очной защиты.
В состав нашей группы на сегодняшний день входят учащиеся 9 и 10 классов и мы работаем над
следующим этапом , это : «Зондовая микроскопия: построение и обработка изображения».
Обработкой изображений называют любую форму обработки информации, для которой входные данные
представлены изображением, т.е двухмерной функцией, а выходные данные могут быть как
изображением, так и какими-то численными характеристиками
В сканирующей зондовой микроскопии основными экспериментальными данными являются трехмерные
изображения поверхности, трехмерные карты распределения различных поверхностных свойств,
например, поверхностного сопротивления (сканирующая резистивная микроскопия) или распределения
магнитных доменов (магнитно-силовая микроскопия). Такая визуальная информация наглядна и
содержательна. Типичное программное обеспечение обладает широким спектром возможностей.
Может оказаться, и, как правило, так всегда и бывает, что диапазон исходных значений больше, чем
число возможных цветов. В этом случае происходит потеря информации, и увеличение количества
цветов не является выходом из положения, так как возможности человеческого глаза ограничены.
Требуется дополнительная обработка информации, причем в зависимости от задач обработка должна
быть разной. Кому-то необходимо увидеть всю картину целиком, а кто-то хочет рассмотреть детали. Для
этого используются разнообразные методы.
Современные компьютерные программы предлагают различные дополнительные возможности по
обработке и построению изображений, полученных с помощью зондового микроскопа. Перспективными
являются те программы, которые допускают многооконный интерфейс. В этом случае на экране
монитора можно видеть одновременно разные изображения или одно и то же изображение на разных
стадиях его математической обработки.
Отличительной чертой современной нанотехнологии является неуклонный рост информационных
потоков, обрабатываемых в сканирующей зондовой микроскопии. Если устройство создается из
различных элементов нанометрового размера, то количество требуемой конструкторской,
технологической и метрологической информации может возрастать пропорционально кубу его размера.
Например: Сканирующий нанотвердомер НаноCкан-3D
Сканирующий нанотвердомер НаноСкан-3D редназначены для исследования рельефа и структуры
поверхностей и измерения механических свойств (в том числе твердости и модуля упругости) объемных
материалов и тонких пленок на субмикронном и нанометровом масштабе.
Прибор НаноСкан-3D основаны на принципах сканирующей силовой микроскопии. НаноСкан-3D
применяются для исследований механических свойств и контроля качества поверхностей по следующим
направлениям:
•
Нанофазные и композитные материалы;
•
Ультрадисперсные твердые сплавы;
•
Новые сверхтвердые материалы;
•
Наноконструкционные материалы;
•
Полупроводниковые технологии;
•
Автомобильная промышленность;
•
Инженерные приложения;
•
Медицинские приложения;
•
Алмазы и алмазные порошки;
•
Устройства хранения информации;
•
Оптические компоненты;
•
Микро- и наноэлектромеханические системы (МЭМС и НЭМС);
•
Тонкие пленки;
•
Покрытия для снижения износа.
Также полуконтактный метод в большей степени используется для исследования топографии
исследуемого объекта. Проведенное рядом авторов изучение микроорганизмов подтвердило линейные
размеры бактерий Escherichia coli, Pseudomonas putida, Bacillus subtilis, антибактериальную активность
хитозана в отношении B. Cereus. Применение метода рассогласования АСМ дает возможность более
детального рассмотрения морфологии и ультраструктуры бактериальных клеток и вирусов .
Методы атомно-силовой микроскопии имеют широкие перспективы в изучении микробиологических
объектов. Возможность изучения топографии, морфологии, ультраструктуры бактериальных клеток и
вирусов расширяет наши знания о микроорганизмах.
Сканирующая зондовая микроскопия занимает прочные позиции в различных областях наноиндустрии.
Сканирующие микроскопы успешно применяются как измерительное средство при разработке новых
технологий и устройств нанометрового диапазона и при контроле за технологическими процессами
изготовления подложек, микрочипов и носителей памяти, причем анализ большого количества данных –
неотъемлемое требование при реализации производственных процессов.
Но все начинается с малого. Обучающийся 10 класса Побоев Павел расскажет вам о наших достижениях.