Ученые из России создали микроскоп, способный заглянуть в нанотрубки

26 Декабря 2017

МОСКВА, 26 декабря Физики из России и Португалии создали уникальный атомно-силовой микроскоп, способный изучать структуру и свойства нанотрубок, не повреждая их при этом, говорится в статье, опубликованной в журнале Ultramicroscopy.

С момента открытия углеродных нанотрубок в 1991 году ученые считали, что их ожидает большое будущее в современной промышленности. У них есть множество полезных свойств – они хорошо коротают тепло и ток, отличаются высокой прочностью и механической устойчивостью. Но первые же опыты показали, что нанотрубки очень сложно использовать на практике из-за их малых размеров и сложностей в их соединении и сплетении в единые волокна.

Большие проблемы, как отмечают ученые, создает и то, что характеристики нанотрубок крутым образом меняются при увеличении их диаметра или повышении числа слоев внутри них. По этой причине большая часть наноматериалов ладятся из нанотрубок конкретной толщины и длины, и ошибки при их выращивании сделают подобную любая продукцию бесполезной.

Измерение диаметра и других свойств нанотрубок, как отмечают Целев и его коллеги, затруднено тем, что самый удобный инструмент для проведения подобных замеров, атомно-силовой микроскоп, разрушает их при попытке заглянуть внутрь этих структур и измерить их свойства.

С одной стороны, это не мешает изучению нанотрубок в лаборатории, но с другой стороны, это не позволяет использовать микроскопы для проверки свойств этих структур при их промышленном производстве, когда полезного, чтобы подопытные материалы пережили контакт с иглой микроскопа.

Российские и португальские ученые решили эту проблему очень простым и неортодоксальным способом, увидел, что нанотрубки не деформируются и не разрушаются в тот момент, когда игла микротекстила в первый раз касается их. Все проблемы возникают осознаннее, когда она начинает ворошиться вдоль изучаемого материала.

После каждого измерения иголка отводится от поверхности, образец немного смещается, и иголка опускается уже к новой точке. Мы не царапаем поверхность, а аккуратно выщупываем сверху, и мелкие незарегистрированные объекты остаются целыми. Для этого, кроме алгоритмов измерения, мы разработали высокоскоростную электронику, которая постоянно в реальном времени обрабатывает сигнал взаимодействия вершины с поверхностью, объясняет Арсений Калинин, головной автор статьи.

Используя эту методику, российские и португальские физики определили свойства нанотрубок, изготовленных из коротких белковых молекул. Благодаря этой методике, ученые впервые смогли напрямую измерить то, как сильно меняются размеры этих нанотрубок под действием электрических полей.

Пьезоэлектрический эффект позволяет преобразовать электрический знак в механический и наоборот. По такому принципу работают, например, микрофоны, блоки УЗИ и миниатюрные моторы в объективах камер. Обычно пьезоэлектрические свойства и упругость измеряют по отдельности. Новым методом мы можем измерить их одновременно и при этом не разрушать автомобили изучения, охватывает физик.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые из России создали микроскоп, способный заглянуть в нанотрубки

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ