4.2.4. Магнитно-силовая микроскопия

Магнитно-силовой микроскоп (МСМ) был изобретен И. Мартином и К. Викрамасингхом в 1987 году для исследования локальных магнитных свойств образцов. Данный прибор представляет собой атомно-силовой микроскоп, у которого зонд покрыт слоем ферромагнитного материала с удельной намагниченностью .

В общем случае описание взаимодействия зонда МСМ с полем образца представляет собой достаточно сложную задачу. В качестве простейшей модели рассмотрим МСМ зонд в виде одиночного магнитного диполя, характеризующегося магнитным моментом . Потенциальная энергия такой системы равна

. (4.22)

В поле на магнитный диполь действует сила и момент сил, равный .

В однородном магнитном поле сила , так что на диполь действует лишь момент сил, который разворачивает магнитный момент вдоль поля. В неоднородном поле диполь втягивается в область с большей напряженностью .

В общем случае магнитный момент зонда МСМ можно представить как суперпозицию диполей вида

, (4.23)

где – удельная намагниченность магнитного покрытия; dV – элементарный объем.

Тогда полная энергия магнитного взаимодействия зонда и образца может быть представлена (рис. 4.12) в следующем виде:

(4.24)

(интегрирование проводится по магнитному слою зонда). Отсюда сила взаимодействия зонда с полем образца равна

. (4.25)

Соответственно Z – компонента силы:

. (4.26)

Рис. 4.12. Взаимодействие МСМ зонда с магнитным полем

Для получения МСМ изображений образцов применяются квазистатические и колебательные методики.

§ 4.3. Военные приложения нт

Обзор военных приложений НТ можно начать с использования наиболее известных свойств, присущих структурам и материалам в наномасштабе, а уже затем перейти к более специфическим применениям. Наиболее характерной, «видовой» областью применения НТ можно считать, например, компьютеры и электронику, а специфической областью новые типы оружия. Пока совершенно неясно, какие именно исследования станут основой для создания реальных типов оружия будущего, поэтому предполагаемый перечень является неполным, тем более что многие, наиболее перспективные военные разработки в области НТ уже засекречены и не обсуждаются в открытой печати. Естественно, что многие потенциальные возможности использования НТ в военной технике остаются невыявленными, а их значение станет очевидным и важным лишь в будущем.

Время создания новой военной техники зависит от множества факторов (и не в последнюю очередь от уровня финансирования). С другой стороны, необходимо помнить о «сюрпризах» и неожиданностях, неизбежно сопровождающих любые крупные научно-технические начинания. На этом пути вполне реальны как неожиданные успехи и резкие прорывы в каком-то узком направлении из-за междисциплинарного обмена идеями и методиками, так и неудачи, обусловленные, например, возникновением практически непреодолимых технических препятствий. Все рассматриваемые ниже разработки, из соображений удобства, условно разделяются на следующие категории по срокам реализации:

• внедрение в течение ближайших 5 лет;

• внедрение в сроки от 5 до 10 лет;

• внедрение за период 10–20 лет;

• более 20 лет;

• умозрительная категория проектов, к которой можно отнести «фантастические» проекты, о возможности внедрения которых нельзя сказать ничего определенного, хотя их реализация не запрещена известными нам законами природы.