Igazgató: Prof. BÁRSONY István DSc, H-1525 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33, Tel.:+361-3922225, Fax:+361-3922226

MFA Nyári Iskola Középiskolásoknak

A jelentkezéssel kapcsolatos információk ITT.

SZÍVÓS János #06E - NANOMINTÁZOTT VÉKONYRÉTEGEK - Nanomintázott felületek és vékonyrétegek elektronmikroszkópos vizsgálata
Témavezető 1.: SZÍVÓS János, Tel.:392-2222-1907, Épület:25, Szoba:219, E-mail:szivos.janos@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_25)
dr. SÁFRÁN György #06E
Témavezető 2.: dr. SÁFRÁN György, Tel.:392-2689,1764, Épület:26, Szoba:108, E-mail:safran@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)

nanoszál
1. ábra. Elektronsugaras litográfiával létrehozott nanoszál.

Napjainkban egyre nagyobb teret kap a nanotechnológia. Ez 100 nm (nanométer) nagyságrendű, vagy annál kisebb objektumok kifejlesztését és a minket körülvevő (makroszkópikus) világban történő alkalmazását jelenti. A nanosz görög eredetű szó, jelentése törpe. A Nemzetközi Mértékegység Rendszerben (SI) a nano- előtag azt jelenti, hogy az utána következő mértékegység az alapegység egymilliárdod része, vagyis 1 nm=10-9 m.

Nanotechnológiával készülnek például a számítógépünk chipjei, de széles körben megtalálhatjuk a gyógyszeripar, energetika, biotechnológia, információtechnika területein is. (És természetesen a hadiiparban is.)

Nanométeres skálán rendezett mintázatokat sok területen használnak a kutatás-fejlesztésben. A winchesterek (HDD-k, avagy merevlemezek) kapacitása például már elérte azt a határt, hogy további növekedéséhez már rendezett nanomintázatú mágneseses adattároló rétegre lenne szükség. Az elektronsugaras (iac.uta.edu/mntv/pdf/E-BeamLithography.pdf), vagy a (fókuszált) ionsugaras litográfia (www.bostechltd.com/focused_ion_beam_lithography) még ~1 nm méretű objektumokat is képes precízen létrehozni (1. és 2. ábra). Az ilyen módszerek ipari elterjedése mégsem lehetséges, mert tömeges gyártáshoz drága és lassú eszközökről van szó.
nanogitár
2. ábra. Működő nanogitár! (Cornell University) A húrok 6-12 mikron hosszúak és 150 nm átmérőjűek!

Ma még nem létezik olyan technológia, amivel gyorsan, olcsón, és nagy mennyiségben lehetne nanométeres méretű mintázatokat kialakítani, de több elképzelés is létezik a probléma megoldására.

Az az elképzelés, amivel a nyári iskola keretében megismerkedünk, az UV-lézeres nanomintázás lesz. Ennek alapja, hogy a mintázandó felületet "nanogolyókkal" vonjuk be (3. ábra), amelyek önmaguktól méhsejt szerkezetbe rendeződnek. (Az önszerveződő Langmuir-Blodgett filmekről: www.ksvnima.com/langmuir-blodgett-film) Ezek a "nanogolyók" önálló gömblencseként fókuszálják az UV-lézer energiáját, így maguk alatt mintegy "megolvasztják" a felület anyagát, és ezzel létrejön a méhsejt szerkezet lenyomata, vagyis a nanomintázat (4. ábra, szimuláció). Természetesen ennek az egyszerűnek tűnő és gyors megoldásnak is vannak nehézségei, és a megfelelő kísérleti paraméterek (a lézer teljesítménye, pulzusszáma, a "nanogolyók" mérete, stb.) megtalálásához a készített mintákat különböző módszerekkel meg kell vizsgálnunk. A felületen kialakult mintázatot megjeleníthetjük például AFM-mel (vagyis Atomi Erő Mikroszkóp segítségével, részletesen lásd pl. STM laborgyakorlat segédlet, vagy AFM.pdf, vagy rövidebben) vagy TEM (azaz Transzmissziós Elektron Mikroszkóp segítségével, lásd: TEM). Utóbbi hátránya, hogy precíz mintapreparációt (előkészítést) igényel, ugyanakkor nagy előnye, hogy nem csak az anyag geometriai felületéről ad (topolgiai jellegű) információt, hanem több más (szilárdtestfizikai) tulajdonságáról is.



A téma keretében következő programot tervezzük:
  • A fentebb vázolt téma részletesebb (elméleti) megbeszélése

  • Megismerkedés a TTK-MFA Vékonyrétegfizika osztályán található berendezésekkel, mérőeszközökkel

  • Részvétel egy modell vékonyréteg UV-lézeres mintázásban, a kapott struktúra mikroszkópos vizsgálata

  • A mikroszkópos felvételek kiértékelése, következtetések

  • Összefoglaló prezentáció készítése


  • Némi kézügyesség szükséges, és nem árt tisztában lenni a középiskolában fizikából (esetleg kémiából is) tanultakkal, de ami szükséges, azt külön is át fogjuk beszélni.


    önrendeződő szilika golyók
    3. ábra. Önrendeződő szilika "nanogolyók" SEM (Pásztázó Elektronmikroszkópos) képe.

    szilika golyók UV fény fókuszálása
    4. ábra. 300 nm átmérőjű szilika nanogolyók által fókuszált UV lézerfény a számítógépes szimuláció szerint.




    ELÉRHETŐSÉGEK:
    Témavezető 1: SZÍVÓS János, Tel.:392-2222-1907, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:25, Szoba:219, E-mail:szivos.janos@ttk.mta.hu, GEarth:(KFKI_25)
    Témavezető 2: dr. SÁFRÁN György, Tel.:392-2689,1764, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:26, Szoba:108, E-mail:safran@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_26)

    Utolsó frissítés: Tue, 05 May 2015 12:07:14 GMT, Számláló: