ПРИЛОЖЕНИЕ А
Национальный исследовательский ядерный университет «мифи» (нияу мифи)
ОТЧЕТ
по заданию № 1
на проведение патентных исследований
Наименование работы: «Зонды с нанотрубками».
Ответственный исполнитель: Антонов Андрей Витальевич
Руководитель: Антоненко Сергей Васильевич
г. Москва
2013 г.
Общая информация об объекте исследований
Сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ, англ. SPM — Scanning Probe Microscope) — класс микроскопов для получения изображения поверхности и её локальных характеристик. Процесс построения изображения основан на сканировании поверхности зондом. В общем случае позволяет получить трёхмерное изображение поверхности (топографию) с высоким разрешением. Сканирующий зондовый микроскоп в современном виде изобретен (принципы этого класса приборов были заложены ранее другими исследователями) Гердом Карлом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году [ CITATION Bin82 \l 1049 ].
Работа сканирующего зондового микроскопа основана на взаимодействии поверхности образца с зондом. При малом расстоянии между поверхностью и зондом действие сил взаимодействия (отталкивания, притяжения, и других сил) и проявление различных эффектов (например, туннелирование электронов) можно зафиксировать с помощью современных средств регистрации. Для регистрации используют различные типы сенсоров, чувствительность которых позволяет зафиксировать малые по величине возмущения. Для получения полноценного растрового изображения используют устройства развертки по осям X и Y (например, пьезотрубки, плоскопараллельные сканеры).
Одной из самых важных конструкционных деталей сканирующего зондового микроскопа является зонд, именно он «собирает» первичную информацию об исследуемом объекте. К зондам предъявляются следующие требования:
Острие зонда должно иметь размеры, сопоставимые с размерами исследуемых объектов. При необходимости получения атомарного разрешения, размеры острия должны быть порядка 1 нм.
Зонд должен быть прочным, чтобы избежать его повреждения в процессе сканирования.
В случае сканирующей туннельной микроскопии зонд должен быть проводящим.
Углеродная нанотрубка - квазиодномерная трубчатая структура, впервые обнаруженная как новая топологическая форма углеродных наночастиц.
Углеродные нанотрубки диаметром от 1 до нескольких десятков нм и длиной до нескольких микрон образуются в результате свертывания базисных плоскостей (0001) гексагональной решетки графита и могут быть однослойными, многослойными, спиралевидными. Углеродные нанотрубки получают при электродуговом разряде между графитовыми электродами, методом химического осаждения из газовой фазы, магнетронным распылением и другими методами.
Углеродные нанотрубки обладают высокой механической прочностью и могут использоваться для создания высокопрочных композитов, различных механических наноустройств, наноинденторы при измерении микротвердости. Соединяя углеродные нанотрубки, можно получать наноструктуры с разными свойствами, предназначенные для интегральных микросхем и микроэлектромеханических устройств. Углеродные нанотрубки, в зависимости от типа геликоидального упорядочения атомов углерода в стенках, имеют полупроводниковую или металлическую проводимость. Благодаря этому их можно применять как проводящие элементы в электронных устройствах (диодах, полевых транзисторах, стабилизаторах тока). В атомно-силовых микроскопах углеродные нанотрубки используют вместо металлического зонда [ CITATION Гус07 \l 1049 ].
Рис. 1 РЭМ-изображение зонда с углеродной нанотрубкой