Ученые новосибирского Института физики полупроводников им А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) создали первую в мире нанометровую «линейку» широкого диапазона, которой можно измерять размеры, сопоставимые с атомными. Для этого была создана идеально гладкая поверхность кристалла кремния.
Новая прорывная разработка сибирских ученых необходима, прежде всего, для производителей высокоточной измерительной аппаратуры (атомно-силовых, оптических микроскопов), на предприятиях микро- и наноэлектроники, высокоточного машиностроения, в схемах квантовой передачи информации. Также она будет использоваться там, где требуется высокоточная синхронизация систем на Земле и в космосе (GPS, GLONASS).
Как рассказали в ИФП СО РАН, для создания «линейки» ученые управляют поверхностью кристалла кремния с атомной точностью и используют так называемый эффект эшелонирования атомных ступеней под действием постоянного тока.
«После скола или отжига в вакууме поверхность любого кристалла не является идеально ровной в наномасштабе — визуально она напоминает террасные рисовые поля на склонах гор в юго-восточной Азии. На ней есть участки, расположенные на различных высотах. При этом минимальная разница высот таких плоскостей будет равна одному атому, а граница между такими плоскостями будет моноатомной ступенью», — говорится в сообщении.
Физики научились увеличивать площадь этих гладких ступеней или собирать их в более плотную лестницу с помощью воздействия на кристалл постоянным током. Мерой плоскостности стала идеально гладкая поверхность кристалла кремния диаметром до миллиметра, а мерой высоты — «стопка» таких атомных ступеней. Размеры, которые можно измерять таким способом, примерно в 200 тысяч раз тоньше человеческого волоса, то есть, сопоставимы с атомными.
Заявляется, что это единственная на данный момент «линейка», позволяющая измерять в диапазоне от 0,3 до 100 нм. Кроме замеров постоянно уменьшающихся элементов, фрагментов молекул ДНК, структурных особенностей углеродных нанотрубок или каталитических наночастиц, это изобретение может пригодиться и своими атомно-гладкими поверхностями. Их можно использовать как в качестве идеальной отражающей поверхности в оптических и космических приборах, так и в качестве идеально гладкой подложки для молекул ДНК в исследованиях.
Подробности разработки опубликованы в журнале Американского химического общества «ACS Applied Materials & Interfaces». Отмечается, что во многом она опережает существующие технологии на годы и находится только в начале индустриального применения.
Ранее в «Новой Сибири»:
Новосибирские ученые хотят лечить рак мозга вакциной от оспы
