Нанотехнологи из Франции (университет University Paris-Sud) открыли новый способ изготавливать наноматериалы с высокой степенью точности благодаря сканирующей электронной микроскопии.

Технология настолько точна, что позволяет оперировать отдельными атомами. Так, ученые смогли удалять атомы углерода в целой нанотрубке. Это похоже на то, как скульптор ваяет очередное произведение – от целого образца резцом откалывается лишний материал. Только в наномире все сложнее.

Сканирующая трансмиссионная электронная микроскопия (STEM) обычно не повреждает атомы, изучая их. Однако если существенно повысить энергию электронного луча, то он сможет выбивать отдельные атомы из образцов.

Один из исследователей, Альберто Зобелли (Alberto Zobelli), поясняет, что после выбивания атомов высокоэнергетическим лучом ученые смогли перевести микроскоп в режим сканирования и тут же получить картинку наноструктуры.

Рис. 1. Процесс выбивания атома из нанотрубки

В предыдущих своих работах Зобелли и его коллеги не могли точно сфокусировать луч на отдельном атоме, поэтому понадобилось составить физическую теорию этого процесса, которая помогла точно сфокусировать луч.

Дело в том, что успешность работы микроскопа с нанообъектом зависит также от геометрии последнего. Так, если атом находится на конце или в центре нанотрубки, приходится это учитывать для успешного его удаления. При этом пространственное разрешение микроскопа составляет 0,5 нанометров.

Вычисления ученых также показали, что для удаления соседних атомов требуется меньше энергии, чем для «выбивания» первого из них. Особенно, ели они лежат на одной линии.

Рис. 2. Дальнейшая деформация нанотрубки

Самое интересное, что после таких дефектов нанотрубка старается сама перестроиться, изменяя структуру связей между атомами углерода. В результате получаются изгибы и деформации образца. Так, обработанная нанотрубка может иметь даже полупроводниковую структуру, формируя диод Шоттки!

Как говорит Зобелли, открытый учеными способ очень важен в нанотехнологии. С его помощью можно будет конструировать новые типы наноматериалов из уже существующих, особенно после того, как исследователи усовершенствуют STEM для работы на разрешениях 0,1 нанометр. Правда, «ваять из нанотрубок» пока только «вручную».

О своей работе ученые сообщили в текущий выпуск Physical Review B.

Свидиненко Юрий