Все новости от 2 августа 2004 г.

Визуализация нанометровых объектов

Ученые корпорации IBM сумели зарегистрировать магнитный сигнал от единичного электрона, находящегося в глубине твердотельного образца.

Они также продемонстрировали пример простейшей (одномерной) визуализации структуры с разрешением 25 нм, что примерно в 40 раз лучше показателей магниторезонансных микроскопов традиционной конструкции (напомним, что нанометр -- одна миллиардная доля метра, расстояние, соответствующее длине цепочки из 5–10 атомов.). Эти достижения являются важнейшим шагом к созданию микроскопа,

позволяющего получать трехмерные изображения с атомным разрешением. Подобный прибор имел бы огромное значение для изучения разнообразных объектов (от белков и лекарственных средств до интегральных микросхем и промышленных катализаторов), понимание функционирования которых требует детального знания атомной структуры.

Группа нанотехнологических исследований научного центра IBM Almaden Research (Сан-Хосе, шт. Калифорния) – ее возглавляет Дэниэл Ругар (Daniel Rugar) -- уже более 10 лет занимается пионерскими разработками в области метода магниторезонансной визуализации нанометровых объектов, получившего название магниторезонансной силовой микроскопии (MRFM).

В будущем группа Ругара планирует улучшить чувствительность, разрешение и быстродействие метода MRFM, чтобы получить возможность регистрировать отдельные протоны и ядра, например ядра изотопа углерода-13, что может быть полезно для исследования структур молекул (магнитный сигнал электрона приблизительно в 600 раз больше, чем сигнал единичного протона).

Специалисты IBM начали заниматься созданием микроскопов для визуализации и изучения объектов нанометровых масштабов достаточно давно. Еще в 1986 г. Герд Бинниг и Генрих Рорер из исследовательской лаборатории Голубого гиганта в Цюрихе были удостоены Нобелевской премии за изобретение туннельного сканирующего микроскопа, позволяющего получать изображения отдельных атомов на поверхности проводника.

Впоследствии Бинниг спонсировал атомно-силовой микроскоп, с помощью которого можно исследовать структуру поверхности диэлектриков, отслеживая силу притяжения между поверхностью и консолью датчика. Затем на основе атомно-силового микроскопа были созданы приборы для визуализации с нанометровым разрешением различных свойств поверхности: магнитных, диссипативных, электростатических.

Метод MRFM, сочетая принципы атомно-силовой микроскопии и магниторезонансной визуализации, дает возможность исследовать с нанометровым разрешением структуру образца на глубине до 100 нм от его поверхности.

Статья исследователей IBM Дэниэла Ругара, Джона Мамина, Раффи Будакяна и Бенджамина Чуи, описывающая обнаружение магнитного поля единичного электрона, опубликована в журнале Nature от 15 июля.

С фотографиями и компьютерными анимационными роликами, иллюстрирующими принцип действия MRFM, можно ознакомиться по адресу: www.research.ibm.com/resources/news/20040714_nanoscale.shtml.

В. М.