Научные проекты разные. Масштабные и не очень, устремленные в космос и земные, незаметные для постороннего глаза, но имеющие для человека ценность не меньшую. Именно о таких изобретениях белорусских ученых мы решили рассказать в очередном выпуске цикла "Наука: жизнь замечательных идей".
Атомно-силовой микроскоп
Увидеть что-то недоступное зрению человека, те же атомы, было давней мечтой человечества. Сначала придумали увеличительные стекла. По мере развития науки, изучения оптических свойств света - микроскопы. Но этого оказалось недостаточно, чтобы увидеть клетки живых организмов, вплоть до отдельных молекул и атомов. На помощь человеческому зрению пришли сканирующие методы, примеры зондовой микроскопии, цифровой регистрации, лазерной техники.
Научная мысль не стояла на месте. Изобрели электронные микроскопы. В этих устройствах заложен принципиально новый подход функционирования: образец "исследует" зонд из потока электронов или ионов.
Следующим важным шагом в изучении объектов сверхмалого масштаба стало создание сканирующих зондовых микроскопов (СЗМ). Разновидностью их является атомный силовой микроскоп (АСМ), позволяющий видеть даже отдельные атомы.
- Правильнее будет сказать визуализировать, - уточняет заведующий лабораторией синтеза и анализа микро- и наноструктур Института тепло- и массообмена НАН Беларуси кандидат технических наук Сергей Филатов.
По его словам, атомный силовой микроскоп работает так: ультратонкий острый зонд, перемещаясь над поверхностью, "считывает" ее рельеф и свойства материала.
- Полученные данные лазерного датчика компьютер преобразует в изображение, - объясняет Сергей Александрович. - Таким образом определяется рельеф поверхности с разрешением от десятков ангстрем вплоть до атомарного.
Вот это да! Надо сказать, что первый белорусский атомно-силовой микроскоп создали в Гомеле, в Институте металлополимерных систем имени В.А. Белого. Работы были продолжены в Институте тепло- и массообмена под руководством академика Сергея Чижика.
В поиске более совершенного АСМ в ИТМО пошли дальше, соединив в единую систему атомный силовой и флуоресцентный оптический микроскопы. Это позволило создать высокотехнологичную систему, открывающую дверь в наномир.
"Правильнее будет сказать визуализировать".
- Одной из отличительных особенностей нашего АСМ является то, что можно проводить измерения для разных задач не только в высоком вакууме, как в сканирующих электронных микроскопах, но и при нормальных условиях, то есть на воздухе при атмосферном давлении и даже в жидкостях. И что особенно важно - механических и оптических свойств наноразмерных структур, в том числе упругости и твердости материала, - рассказывает Сергей Филатов. - Таким образом можно изучать и структуру новых материалов, биологических систем, морфологических изменений живых бактерий под действием антибиотиков.
Зонд атомно-силового микроскопа позволяет проникать в структуру молекулы ДНК, аминокислот, белков и т. д., а это крайне важно для нужд современной фармакологии и прочих биомедицинских разработок. Стоит ли удивляться, что организации Национальной академии наук активно используют инновационную разработку института. Сканирующая зондовая микроскопия превратилась в широко распространенный и успешно применяемый научно-практический инструмент. По словам Сергея Филатова, ни одно исследование в области физики поверхности и тонкопленочных технологий не обходится без применения СЗМ.
Где применяют СЗМ?
В этом легко можно убедиться. Мы заглянули в Институт прикладной физики НАН Беларуси. С помощью атомно-силового микроскопа здесь на микроскопическом и субмикроскопическом уровнях анализируют различные поверхности.
- Это важно, поскольку многие свойства материалов определяют именно строение и морфология поверхности, в особенности в микро- и нанометрическом диапазоне, - подчеркивает руководитель отдела техногенной безопасности и конструкционного материаловедения доктор физико-математических наук, профессор Анна Анисович.
