Техника - молодёжи 2009-09, страница 13
...А РАЗОРВАТЬ? Другую проблему в той же области - использование УНТ в зондовых микроскопах — решали учёные по другую сторону Тайваньского пролива. Их интересовала возможность использования УНТ для тонких измерений рельефа поверхностей на нанометровом уровне в конфигурации атомного силового микроскопа (АСМ). Здесь важна возможность продольного взаимного перемещения слоёв в многослойной УНТ, удерживаемых относительно слабым вандерваальсовским потенциалом. Телескопическое упругое удлинение/укорочение УНТ-зонда даёт хороший контакт с исследуемой поверхностью, что упрощает измерения и делает их более точными. А Главное препят-ж f ствие — быстрое, . ^^^ уже после несколь- У ^Н ^^Р ^Н^ ких перемещений, ^^Г ^р Т повреждение нано-^^ ^Г Ж ^^ Ж трубки. Оно вызы-Лт вается дефектами её структуры; значит, главный путь к решению задачи — устранение этих дефектов. Для получения таких УНТ в Пекинском университете разработали оригинальную технологию. Сначала трубку выращивают внутри углеродного волокна методом химического осаждения Шров. После отшелушивания оболочки получается практически не содержащая примесей прямолинейная иаиотрубка диаметром около 33 нм и длиной окаю 2,7 мкм. К пей подводится наконечник тонкого вольфрамового зонда; зона контакта облучается электронным пучком, и зонд прикрепляется к торцу УI IT. А потом трубку начинают растягивать (см. рисунок). Сначала она телескопически удлиняется, потом рвётся. Участок нанотрубки, оставшийся прикреплённым к наконечнику после разрыва, служит в качестве щупа атомного силового микроскопа. Важно: при растягивании УНТ «самозалечивает» крупные структурные дефекты — мы писали об этом е №5 за 2008 г, (с. 2). Наконечник тестировался на пластине анодированного алюминия с отверстиями неправильной формы размером около 50 нм. Сравнение с контрольными данными, полученными на стандартном кремниевом щупе, показало, что УНТ действительно лучше «ощущает» детали рельефа глубокого отверстия, СКОЛЬКО БУДЕТ В ГРАММАХ? В химии и биологии для измерения массы молекул широко используется метод масс-спректоскопии, изобретённый и впервые применённый физиками в начале прошлого века. Но у него есть серьёзный недостаток: молекулы должны быть электрически заряжены, так что первой фазой процесса в масс-спектрометре является их ионизация. При этом некоторая часть молекул превращается в ионы, не разрушаясь, а другая распадается на фрагменты (диссоциативная ионизация). Это, с одной стороны, полезно, так как обеспечивается получение информации не только о массе, но и о структуре молекул; но, с другой стороны, ухудшается точ ность количественного анализа вследствие совпадения по массе различных ионов, образующихся при обычной и диссоциативной ионизации разных веществ. Молекулы... типичный нанообъект. И учёные из Калифорнийского технологического института и канадского Национального института нанотехнологий предложили способ «взвешивания» нейтральных молекул с использованием такой экзотической пока техники, как наноэлектроме-ханические системы - НЭМС. Рис. 1 Адсорбция молекул нанорезонатором Рис. 2 Изменение резонансной частоты при адсорбции молекул двух различных белков Когда нанорезонатор (рис. 1) адсорбирует молекулу, его масса увеличивается и, соответственно, уменьшается резонансная частота. Понятно, что о массе молекулы можно судить но этой частотной «дельте». Однако всё не так просто: ведь сдвиг частоты зависит ещё и от места, в котором произошла адсорбция - он тем больше, чем оно ближе к Центру закрепленной с обоих концов пластинки резонатора. Каждый раз определять точное положение молекулы на резонаторе? Мягко говоря, громоздко. Авторы работы решили вопрос проще. Приняв, что вероятность единичной адсорбции в любой точке резонатора одинакова, они рассчитали диаграмму распределения частотного сдвига, а затем использовали это распределение при обработке экспериментальных данных. После отладки методики на наночастицах Аи диаметром 2,5 нм были определены массы молекул белков (рис. 2). |
