Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
Нанотехнология және оның материалтану саласындағы мәні
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
treatise34956
| 1.3 Нанотехнология және оның материалтану саласындағы мәні
Нанотехнологины 1-ден 100 нм дейінгі мөлшердегіжеке атомдар мен молекулалармен басқару негізіндегі технологиялар немесе әдістемелер деп анықтауға болады (яғни, заттың құрылымы мен құрамын реттейтін әдістемелер). Нанометр шамасындай ара қашықтықтағы заттардың сипаттамалық ерекшеліктерін қолдану, электроникамен, материалтанумен, химиямен, механикамен және ғылымның көптеген басқа салаларымен байланысқан технологиялық тәсілдерді құру үшін қосымша, мүлде жаңа мүмкіндіктер туғызады. Жаңа материалдарды алу және жаңа әдістемелерді дамытуақпараттық технологияда, кострукциондық материалдар өндірісінде, фармацевтикалық препараттарды жасауда, аса дәл көрсететін құрылғыларды құру жұмыстарында және т.б. ғылыми-техникалық революцияға жеткізетініне сөз беруде. Сканирлік туннелдік микроскоптар (СТМ) нанотехнологияның классикалық үлгідегі жетістіктері болып табылады. СТМ-нің жұмыс істеу принципін қарастырайық (сурет1.3). Тәжірибе жүргізуші зерттелетін заттың бетіне 1 микрондай (10-6 м) қашықтыққа жіңішке алтын қуыс (бұрғы, сына) бұрғыны жеткізіді, соның нәтижесінде бұрғы мен бет арасында электр тогы пайда болады, ол сыналып отырған беттің күйінен тәуелді болып өзгеретін шама - квантты-механикалық туннелді эффект себебінен болады (мысалы, беттің үстіндегі ойпаттар мен шокалардың әсерінен). Туннелді токтың көлемін өлшеп немесе керісінше, оны тұрақты етіп сақтай отырып (бұрғы потенциалын реттеу арқылы), тәжірибе жүргізуші бетті «сканерлеп» және оның тура «суретін» түсіре алады, ол қарапайым теледидардың экранының бетін сканерлегендей электрондық сәуле де солай суретті түсіреді. Бұл әдіс беттің атомдық құрылымын ғана зерттеп қоймай, сонымен қатар әртүрлі және аса маңызды физикалық тәжірибе өткізуге мүмкіндік береді. Тәжірибе жүргізушілер жоғарыда айтылған сканерлеуші микроскоппен жұмыс істей отыра кенеттен келесі даму сатысына шықты, дәлірек айтқанда атомдық деңгейде тікелей технологиялық операцияларжүргізе бастады. СТМ бұрғысына сәйкес кернеу беру арқылы, оны өзіндік атомдық «кескіш» немесе нақыш жасайтын құрал ретінде қолдануға болады. Ең бірінші рет IВМАрмаден лабораториясыныңқызметкерлері Д. Эйглердіңқол астында болып, суретте көрсетілгендей (сурет 1.4) никельдің монокристаллының бетіне 35 ксенон атомынан тұратын өз фирмаларының атын жазуға мүмкіншілік алды.
1.4 сурет. Нанотехнологияның атомдар деңгейінде басқару кезіндегі мүмкіншіліктер Бұл «мәтінді» кішірейтіп жазу әдістерінің өзіндік рекорды болып саналады. 1991 жылы осыдан атомдық ауысу (atomic switch) деп аталатын ксенон атомдарының жоғары-төмен ауысу әдістемесі шықты (монокристалл бетіне қатысты). Жоғарыда айтылып отырған техника жеке атомдар деңгейіндегі басқаруда ғана емес, сонымен қатар олардың құрылымын және жүрісін зерттеуге үлкен мүмкіндіктер береді. Мысалы сканерлеуші туннелді микроскоп көмегімен затты өңдеу. Суретте дүние жүзінде ең кішкене әріптер көрсетілген (35 ксенон атомынан құралып жазылған IВМ фирмасының аты) жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|