Ученые из Исследовательской лаборатории компании IBM в Цюрихе (Швейцария) сумели в несколько десятков раз увеличить срок службы иглы атомно-силового микроскопа.

При исследовании образцов методами сканирующей зондовой микроскопии, в число которых входит и атомно-силовая, измерительный датчик перемещается на малом расстоянии от изучаемой поверхности. Такие методики позволяют получать изображения максимально возможного разрешения и манипулировать наноразмерными объектами; последнее свойство делает возможным их применение в полупроводниковой промышленности.

Внедрение этих технологий останавливает тот факт, что используемые датчики быстро изнашиваются.

Датчики должны проходить несколько десятков километров над поверхностью без замены [обычно они изнашиваются уже через несколько метров], — говорит один из авторов работы Марк Ланц (Mark Lantz). — Если мы добьемся этого, можно будет задуматься о промышленном применении; нельзя забывать, что трение оказывает разрушающее воздействие не только на датчик, но и на поверхность».

Износ датчиков после перемещения на 750 метров. Слева — игла, эксплуатировавшаяся в обычных условиях, справа — опытный образец. (Иллюстрация авторов работы.)

По утверждению ученых из IBM, им удалось решить эту задачу. В своих экспериментах они прикладывали переменное напряжение между кантилевером атомно-силового микроскопа, на конце которого располагается измерительная игла, и поверхностью образца. В результате кантилевер начинал изгибаться, причем амплитуда колебаний иглы составила около одного нанометра.

Как видите, амплитуда исчезающе мала, однако колебания позволяют резко — до предела обнаружения, который соответствует потере одного атома при перемещении датчика на один метр, — снизить интенсивность износа иглы», — комментирует другой участник исследования Бернд Готсманн (Bernd Gotsmann). Опыты показали, что перемещение на 750 м никак не отразилось на характеристиках датчика.