Как харьковским физикам удалось совершить прорыв в развитии нанотехнологий

Атом в деталях через старый микроскоп, или Как харьковским физикам удалось совершить прорыв в развитии нанотехнологий

Наука на новом уровне. Харьковским ученым впервые в истории удалось сделать детальные фотографии атома. Это настоящая сенсация, говорят физики, причем не только отечественные. В адрес харьковчан посыпались похвальные отзывы и поздравления со всего мира

photo_atom.jpg .

Последний раз Харьковский физико-технический институт гремел на всю страну в 1932-ом. Тогда сотрудники НИИ впервые расщепили ядро атома. Сегодня руководитель группы новых героев смущаясь признается: о них в научных кругах говорят даже больше, чем о Евро-2012. Рассказывая о том, что сделала его команда, Игорь Михайлов цитирует слова из наиболее понравившегося резюме.

Игорь Михайлов, руководитель группы ученых ХФТИ

Я процитирую: украинская команда – либо харьковские физики – впервые получили детальное (опорное слово – детально) изображение атома.

Раньше атом на картинках можно было увидеть только в виде размытого пятна. Наименьшую часть химического элемента харьковским физикам удалось увеличить в десятки миллионов раз. Микроскопической фотомоделью по традиции стал атом углерода. Прежде чем приступить к съемке, физики обработали массу теорий и задач.

Игорь Михайлов, руководитель группы ученых ХФТИ

Мы разработали метод – уникальный метод изготовления однотомных (одноАтомных? – НС) углеродных цепочек.

Метод сработал. Команда харьковских ученых поместила под микроскоп прочную углеродную нить. В нужный момент под прицелом оказался атом на самой верхушке цепи. Теперь его изображение пестрит на страницах научных журналов всего мира. Хотя, пожалуй, главный герой исследования – низкотемпературный электронный микроскоп. Модель прошлого столетия – родом из восьмидесятых. Чтобы только включить машину, нужно несколько часов подготовки, рассказывают ученые.

Евгений Саданов, научный сотрудник ХФТИ

Машина старая, но сохранила современные требования и пока остается одной из лучших.

Старший научный сотрудник Татьяна Мазелова в компании физиков провела 16 лет. Доктор наук говорит: ученые достигли больших результатов, потому что все были воодушевлены общим делом.

Татьяна Мазелова, старший научный сотрудник ХФТИ

Вдохновляющe – понимаете, когда идут интересные результаты, и ты понимаешь, что ты получаешь – не просто смотришь, а понимаешь, что получаешь, – это неописуемое удовольствие.

Кроме удовольствия, говорят физики, благодаря открытию, ученым теперь есть над чем работать дальше. А вот как новые фотографии послужат человечеству, умельцы и сами пока не знают. Но уверены: это новая ступень в развитии нанотехнологий.

Игорь Михайлов, руководитель группы ученых ХФТИ

Пока что мы являемся монополистами в проведении физических экспериментов на тех объектах, которые являются будущим человечества

Снимки атома в деталях для самих физиков – большая ценность. Теперь у них есть шанс изучить свойства неизведанной формы углерода. Прекращать работу ученые не намерены. Шутя признаются: больше всего в своей работе мечтают удивить самих себя.

Харьковским ученым впервые в истории удалось сделать детальные фотографии атома [video]

Анна Симоненко

http://www.objectiv.tv/…9/31789.html

Xarkov_FTI.jpg .

Вот ты какой, атом…

Наверное, каждый из нас еще со школы представляет, что атом — это что-то вроде солнечной системы в миниатюре. В центре находится «солнце» — ядро атома, а вокруг располагаются на своих орбитах «планеты» — отрицательно заряженные электроны. На самом деле все гораздо сложнее. Электроны, например, вовсе не движутся по определенным орбитам. Это состояние физики описывают волновой функцией, квадрат которой характеризует плотность вероятности нахождения частицы в данной точке пространства в данный момент времени. Ученые говорят об «электронном облаке» или даже «облаке вероятности»

  • Но как увидеть атом воочию, как получить его портрет, если его размеры в тысячи раз меньше длины волны видимого света? Его не то что в оптический, но и в электронный микроскоп толком не разглядеть. Ученым ННЦ «Харьковский физико-технический институт» удалось впервые в мире получить первое детальное изображение атома в окружении электронного облака. Статья об этом достижении харьковских физиков принята в печать и в ближайшее время появится в престижном научном журнале Physical Review B. Как сообщил авторам редактор этого издания, решением редакции статья отмечена как выдающаяся.

Игорь Михайлович, как вам удалось рассмотреть атом? Вы располагаете каким-то суперсовременным оборудованием? — спрашиваю И.Михайловского, доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника отдела физики низких температур и конденсированного состояния Института твердого тела, материаловедения и технологий, входящего в состав ННЦ «Харьковский физико-технический институт».

Нет, мы использовали полевой автоэлектронный микроскоп 1936 года, который был изобретен в 30-е годы прошлого столетия Эрвином Мюллером. Разрешение у него скромное, но нам удалось впервые как бы «идеально навести на резкость» этот микроскоп и реализовать его теоретический предел разрешения. Таким образом были получены портреты атомов с неслыханным доселе фантастическим увеличением — в десятки миллионов раз. Фокус состоит в том, что разрешение этого микроскопа крайне существенным образом зависит от конфигурации образца. В нашем случае — это одномерная углеродная нить. То есть вертикальная последовательная цепочка из нескольких десятков атомов углеродов, которая одним концом закреплена, а второй остается свободным.

В чем состоит суть метода?

Мы размещаем образец на подложке в высокий вакуум при температуре, максимально близкой к абсолютному нулю, и создаем вокруг него электрическое поле максимальной напряженности, о котором вообще может идти речь в связи с физикой твердого тела. Под действием напряжения последний атом в цепочке начал испускать электроны на внешний экран, покрытый фосфором. В результате и удалось получить изображение, где видны области нахождения электронов вокруг атомного ядра.

Где получена такая нить?

Мы сами ее впервые и получили, предложив два года назад способ изготовления одномерных углеродных нитей. Причем наши расчеты показали, что прочность таких нитей превосходит все, что было известно к тому времени. В частности, энергия углеродной связи в одномерной цепочке оказывается большей, чем в алмазе. Это самая прочная связь, известная физикам. Наша цивилизация сейчас активно осваивает нанотехнологии, и, на наш взгляд, вершиной этого процесса будет применение углеродных одноатомных нитей. Это как бы «скелет» всего будущего нанопроизводства — передний край науки.

Прочность нити является необходимым условием для получения изображения?

Да, вопрос прочности образца был существенным, поскольку мы развиваем сверхсильные электрические поля. Наши эксперименты показали, что углерод при наложении полей не разрушается, а распускается на атомные цепочки. Как вязанье, например. Второе важное для получения снимка свойство одномерной нити углерода — превращаться в таких условиях в ультрапроводник, хотя в обычном состоянии этот материал является плохим проводником. Именно благодаря таким свойствам образца и стало возможным получение подобного высокого разрешения, недоступного сейчас лучшим электронным микроскопам. Причем чем острее кончик образца, тем более четкие изображения мы получаем. В нашем случае разрешение увеличивается до уровня субангстремного, то есть меньше одного ангстрема.

Эта работа имеет прикладное значение?

Пока она носит сугубо фундаментальный характер. Но я хочу процитировать одного из рецензентов нашей работы, который сказал, что Гейзенберг и Шредингер, будь они живы, были бы рады увидеть этот снимок. Сейчас я не вижу ее применения для материаловедения, а что будет потом — посмотрим.

В перспективе можно будет сделать снимки атомов других веществ?

Возможно, например, золота. Большинство необходимых для этого цепочек, я думаю, можно создать. Но их нужно иначе изготавливать.

На снимке: коллектив харьковских исследователей.

Слева направо: Евгений Саданов, Татьяна Мазилова, Игорь Михайловский, Ольга Великодная, Вячеслав Ксенофонтов.

Валентина ГАТАШ

http://www.zn.ua/…/3100/67244/



nikst аватар
  • Ну, как говорится, голь на выдумки хитра… (в хорошем, разумеется, смысле). Фактически, на коленке, путём огромных ухищрений харьковские «левши» получили фотографию отдельного атома. И теперь, как они сами признаются, «не знают, что с ней делать»…

Молодцы ребята, конечно. Это большое достижение. СтОит их поздравить за упорство и настойчивость в достижении цели. Но, сказать по правде, наука уже давно ушла вперёд. Далеко вперёд ушло и научное приборостроение. Чего далеко ходить? Вон, стОит поглядеть, какое современное научное оборудование выпускает зеленоградская фирма НТ МДТ, и при чтении этого сообщения о «великом» достижении харьковских коллег на глазах невольно наворачиваются слёзы…

  • И ещё: Что-то намудрили харьковские журналисты с фамилиями авторов работы… Ой, что-то намудрили…