Точность сканирующих зондовых микроскопов уже недостаточна для современной наноиндустрии. Основные проблемы СЗМ связаны с недостаточно острыми кончиками зондов. Принцип работы зондового микроскопа напоминает считывание информации проигрывателем с виниловых дисков, когда прибор улавливает тонкие механические колебания иглы и преобразует их в звуковые. Очевидно: чем меньше размер иглы, тем более миниатюрной может быть и пластинка. Когда идет речь о сканировании «пластинки», имеющей нанометровый масштаб, то и размер иглы должен быть соответствующим, но на этом уровне мы сталкиваемся с различными проблемами, в том числе связанными с проявлением квантовых свойств вещества. Поэтому существующие сейчас иглы зондов СЗМ быстро окисляются, затупляются и разрушаются при жестких контактах с поверхностью.

Многостенная углеродная нанотрубка
(на вставках показаны ее увеличенные фрагменты)

Синтезированные в последние годы углеродные нанотрубки благодаря своим уникальным свойствам находят применение в создании базовых элементов наноэлектроники, холодных полевых катодов и наноэлектромеханических систем, а механические свойства УНТ делают их подходящими для изготовления игл зондовых микроскопов. Это подтвердил коллектив ученых (О.В. Демичева, Г.Б. Мешков, О.В. Синицына, А.Г. Томишко, И.В. Яминский) из Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова и Центра перспективных технологий. Исследователи провели испытания датчиков для микроскопии, созданных путем прикрепления многостенных углеродных нанотрубок к остриям из нихромовой проволоки, а так же к вершинам игл кантилеверов. Ученым удалось показать, что подготовленные ими датчики характеризуются высоким пространственным разрешением: 2–6 нм в плоскости и 2–3 нм по вертикали, а разработанные иглы устойчивы к силовому воздействию.

В научной литературе уже появлялись сообщения об экспериментах по использованию многостенных углеродных нанотрубок в качестве изображающих элементов атомно-силовых и сканирующем туннельном микроскопе. Проведенные рядом фирм исследования показали, что использование нанотрубок позволяет добиться атомарного разрешения. Но до сих пор в мире не существовало методик массового производства нанотрубок и датчиков на их основе. Коллектив российских ученных использовал методику производства игл для микроскопов, пригодную для массового выпуска зондовых датчиков с нанотрубками.

Кончик нихромовой проволоки,
на котором прикреплена многостенная
углеродная нанотрубка

Для изготовления зондовых датчиков отечественные специалисты использовали многостенные углеродные нанотрубки, синтезированные в НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Нанотрубки закреплялись на остриях кантилеверов fpN10 с ферромагнитным покрытием. Тестирование этих зондов производилось на сканирующем зондовом микроскопе «ФемтоСкан», который производится Центром перспективных технологий. Длины использованных нанотрубок составляла от 50 нм до 3 мкм, а ширина от 12 до 150 нм.

Подробные результаты работы опубликованы в №11–12 журнала «Российские нанотехнологии» за 2008 г. Они очередной раз доказывают важность углеродных нанотрубок для дальнейшего развития тонкой техники и высоких технологий, а также реалистичность использования одностенных и многостенных нанотрубок в производстве.

http://www.nanojournal.ru/events.aspx?…