Ученые разглядели детали нанотрубок

Американские ученые сумели получить с помощью нового микроскопа самое высокое оптическое разрешение - удалось рассмотреть детали микроструктур углеродных нанотрубок, имеющие меньше 30 нм в поперечнике. Для этого была применена методика, получившая названи Прогресс в области нанотехнологий зависит от способности манипулировать отдельными структурами в масштабе нанометров. Для этого в настоящее время разработано много методов - сканирующее зондирование, оптические пинцеты, атомно-силовая микроскопия. Однако, хотя подобные методики и позволяют получить сверхвысокое разрешение и обнаружить присутствие сверхмалых объектов, в реальности "видеть" их мы не можем.

Принцип метода рамановской спектроскопии заключается в том, что лазерный луч направляется на исследуемый объект и измеряется рассеяние его излучения в разных направлениях. Подобная методика позволяет получить гораздо более подробную информацию об отдельных молекулах, чем другие способы визуализации микрообъектов, поскольку измеряются отдельных колебательные моды исследуемого вещества.

Ученые из Рочестерского и Гарвардского университетов, а также университета Портленда сфокусировали лазерный луч на кончике серебряной проволочки, имеющей 10 нм в поперечнике. После этого, используя проволочку в качестве зонда, они просканировали поверхность исследуемого образца с дистанции в 1 нм. Образовавшиеся при этом пакеты световых импульсов были отфильтрованы и проанализированы. Подобная методика, известная как "ближнеполевая" (near-field), позволила усилить интенсивность рамановских сигналов в 1015 раз - до уровня, позволяющего обнаружить отдельные молекулы.

Слева - изображение углеродных нанотрубок, полученное при помощи традиционной полевой микроскопии; справа – изображение того же самого образца, полученное методом новой ближнеполевой микроскопии.

Новый метод позволит определить химический состав вещества и даже установить, как расположены нанотрубки в образце - вертикально либо горизонтально.

Напомним, что углеродные нанотрубки - своеобразные цилиндрические молекулы диаметром примерно от половины нанометра и длиной до нескольких микрометров. Это огромные молекулы, состоящие из миллионов атомов каждая и представляющие собой полые цилиндры. Такие полимерные системы впервые обнаружили менее 10 лет назад как побочные продукты синтеза фуллерена С60. Тем не менее, уже сейчас на основе углеродных нанотрубок создаются электронные устройства нанометрового (молекулярного) размера. Ожидается, что в обозримом будущем они заменят элементы аналогичного назначения в электронных схемах различных приборов, в том числе современных компьютеров. В результате будет достигнут теоретический предел плотности записи информации (порядка одного бита на молекулу), и вычислительные машины обретут практически неограниченную память и быстродействие, лимитируемое только временем прохождения сигнала через прибор.

Источник: по материалам Physics Web.