Учебно-научная лаборатория сканирующей зондовой микроскопии

В лаборатории "NanoEducator". Фото Штырова Д.

Конец прошлого века стал временем бурного развития физики и технологии твердотельных наноструктур, составляющих базу следующего после микроэлектроники поколения электронных приборов – наноэлектроники. Сканирующая зондовая микроскопия (СЗМ), несмотря на свою молодость (первый зондовый микроскоп был построен в 1981 г. в швейцарском филиале фирмы IBM Гердом Биннигом и Хейнрихом Рорером), является одним из основных методов исследования топографии и различных физических свойств поверхности твердых тел в нанометровом диапазоне размеров. Возможности СЗМ позволяют использовать их и в смежных областях науки – химии, биологии, медицине.

Зеренная структура меди (слева) и эритроцит крови человека.
   
В настоящее время методы СЗМ все шире внедряются в практику фундаментальных научных исследований и прикладных высокотехнологичных разработок, проводимых в ННГУ и в партнерских организациях. Многие институты Нижнего Новгорода оснащаются аппаратурой для зондовой микроскопии. В связи с этим постоянно растет спрос на высококлассных специалистов.
19 ноября 2003 г. в Научно-образовательном центре "Физика твердотельных наноструктур" Нижегородского госуниверситета состоялось официальное открытие первой в России специализированной учебной лаборатории "NanoEducator". Лаборатория разработана российской фирмой "НТ-МДТ" (г. Зеленоград), одним из мировых лидеров в производстве сканирующих зондовых микроскопов.



Учебное место в лаборатории "NanoEducator" (слева) и сканирующая головка микроскопа.

Как следует из ее названия, лаборатория предназначена для обучения основам сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии, проведения лабораторных работ, и включает в себя пять простых по конструкции и обслуживанию зондовых микроскопов, поддерживающих базовые методики СЗМ (сканирующая туннельная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, нанолитография).

Поверхность компакт-диска до (слева) и после выполнения литографии – чеканки надписи "HELLO! NANO WORLD". 

Совместно с фирмой-изготовителем микроскопов сотрудники Научно-образовательного центра разработали комплекс лабораторных работ для студентов, магистрантов и аспирантов Физического факультета ННГУ. Курс лабораторных работ по основам зондовой микроскопии содержит шесть работ:
  1. "Получение первого СЗМ изображения. Обработка и представление результатов эксперимента"  
  2. "Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей туннельной микроскопии"  
  3. "Исследование поверхности твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме"  
  4. "Артефакты в сканирующей зондовой микроскопии"  
  5. "Сканирующая зондовая литография"  
  6. "Визуализация твердотельных микро- и наноструктур с помощью СЗМ".  
Приборы ориентированы на студенческую аудиторию: они полностью управляются с помощью компьютера, имеет простой и наглядный интерфейс, анимационную поддержку, предполагают поэтапное освоение методик, отсутствие сложных настроек и недорогие расходные материалы. Студенты, магистранты и аспиранты Физического факультета ННГУ выполняют все этапы подготовки к работе на зондовом микроскопе, начиная с подготовки образцов и изготовления зондов и заканчивая проведением самого эксперимента, управления прибором, обработкой экспериментальных результатов. Кроме того, проведение части научных исследований, соответствующих возможностям микроскопов "NanoEducator", делает ее поистине учебно-научной лабораторией.

Фото Штырова Д.