Новое слово в изучении поверхностей — зондовый сканирующий микроскоп, который имеет рекордное разрешение. С помощью этого уникального микроскопа можно не только досконально изучить любой материал, но и вывести его трехмерное изображение на экран.

Зондовый микроскоп

История: обычный микроскоп — устройство, бесспорно, необходимо в науке. Но разве можно при помощи даже очень сильного микроскопа изучать объект не в вакууме, а, например, в каком-либо газе или жидкости? Разве можно воздействовать на предмет с помощью самого микроскопа? Или сможем ли мы увидеть отдельные атомы, размер которых составляет лишь 1 нм? Все это было совершенно невозможно, до тех пор, пока не был изобретен сканирующий зондовый микроскоп.

В 1981 году двое сотрудников Исследовательского центра Биннинг и Рорер представили свое новое изобретение. Как вы уже, наверное, догадались, этим изобретением и был зондовый микроскоп, который стал настоящим прорывом в науке, не зря ученые даже были удостоены Нобелевской премии.

Следующий шаг в развитии зондового микроскопа был сделан в 1986 году Биннингом, Квейтом и Гербером. Они создали атомно-силовой зондовый микроскоп. В следующем году появился магнитно-силовой микроскоп, отличие которого заключалось в том, что как иглы уже использовался намагниченные острие. Этот микроскоп уже позволил осмотреть поверхность размером до 10 мн.

Устройство: зондовый микроскоп устроен очень хитро. Доступным языком объяснить, как он устроен сложно, но попробуем. В основе зондового микроскопа лежит так называемый туннельный эффект: очень тонкое острие отрицательно заряженного зонда, сделанного из кремния или нитрида кремния, встает на очень небольшое расстояние к такому же острие, но уже заряженного положительно. Когда зазор между ними будет минимален, то через образовавшийся «туннель» начнут проходить атомы, образуется поток электрического тока. Здесь необходима колоссальная точность. Стоит лишь немного уменьшить межатомных расстояние «туннеля», как сила тока возрастает почти в 10 раз.

Очень чувствительная система поддерживает зонд на одном и том же расстояние от поверхности, даже если она неровная. Тем самым обеспечивается постоянная сила тока. Перемещается зонд с помощью специального сканера, что зачастую имеет форму удлиненной трубки, способной растягиваться и сгибаться. Этот сканер позволяет перемещаться с точностью до тысячных долей нанометров.

Следовательно, зонд сканирует поверхность. Информация о движении зонда записывается на экране в виде точек. Так как участки могут быть разной высоты, то, соответственно, сила тока постоянно меняется, в компьютер поступает разная информация. Участки разной высоты окрашиваются соответственно в разные цвета.

Возможности зондового микроскопа:

Зондовые микроскопы активно проводятся. ИБМ, «Хитачи», «Олимпус», «Джойл», «Диджитал Интрументы» — лидеры на рынке микромеханики. Есть производитель микроскопов и в России — Зеленоградская фирма МДП. Изделия этого производителя активно скупаются США и Японией. Сегодня зондовые микроскопы широко используются в науке. Основными отраслями являются, прежде всего, генетика и медицина.

С помощью нового микроскопа смогли изучить с большей точностью вещества, способные излучать электрический ток. Однако этим возможности зондового микроскопа не ограничиваются. Например, с помощью него можно наносить рисунки на металлические пластины. Отдельные атомы «насаждают» или «удаляют» с поверхности благодаря автору зонда. Такая надпись может быть так мала, что каждая ее буква не будет превышать размера 9 атомов.

Появление зондового микроскопа удачно совпало с развитием компьютерной техники. В 1998 году в России был создан микроскоп, которым можно управлять даже через Интернет. Теперь в любой точке земного шара можно проводить исследования, а за тысячи километров за этими работами могут наблюдать все, кто пожелает.