Новые функциональные материалы с эффектом памяти формы для микро- и наносистемной техники

16 октября 2024 г. - 16:00 – 17:00

Коледов Виктор Викторович Ведущий научный сотрудник лаборатории магнитных явлений в микроэлектронике Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН Доктор физико-математических наук Профессор

Коледов Виктор Викторович

Ведущий научный сотрудник лаборатории магнитных явлений в микроэлектронике Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН

Доктор физико-математических наук

Профессор

Аннотация

Обычно в микроскопах используется манипулятор, который может передвигать нанообъект только в одной плоскости. Для перемещения по нескольким координатам и других операций, как правило, используются как минимум два манипулятора, которые необходимо вначале присоединять к нанообъектам, а после завершения манипуляций – отсоединять. В результате, подготовительные операции занимают от 20 минут до двух часов, что существенно ограничивает скорость исследований и преобразований нанообъектов.

Новые наноинструменты обеспечивают функционирование всех процессов в реальном времени без потерь на предварительные операции. Возможно манипулирование по трем координатам микро- и нанообъектов с размерами от 30 до 300 нм, включая перемещение, рассоединение связанных объектов (например, отделение наночастицы от подложки), поворот, изгиб и другие деформации, измерение механических свойств, подготовка проб, разрезание, интегрирование нанообъекта в систему. Благодаря этому новые инструменты не только расширяют возможности наблюдения нано- частиц, но и позволяют превратить микроскоп в нанотехнологическую установку для создания наноустройств нового поколения или исследования свойств нанообъектов. Перечисленные функции можно реализовать практически во всех видах современных микроскопов – оптических, электронных, атомных силовых и ионных – в различных средах – вакууме, газах, жидкостях.

Уникальные сверхточные возможности совмещаются с предельно простым, удобным и интуитивным управлением – наноинструменты приводятся в действие простым нажатием кнопки без каких- либо предварительных операций. Простота управления обусловлена тем, что активация с помощью эффекта памяти формы (путем нагрева на температуру около 15°С или с помощью электрического тока) не требует ни мотора, ни линии передачи и обеспечивает предельно простой способ функционирования. Более того, рекордно маленькие инструменты имеют размеры одного порядка с наночастицами, что делает манипулирование простым, удобным и эффективным.

Современные методы нанопроизводства можно разделить на два класса: bottom-up (снизу вверх) и top-down (сверху вниз). Самоорганизация на наноуровне представляется наиболее перспективной для типа bottom-up. Благодаря возможности манипулирования отдельными нанообъектами в реальном времени, наноинструменты предлагают новые пути реализации процессов bottom-up, а именно – сборку наноустройств из отдельных блоков (наночастиц) или молекулярный наноассемблер.

Разработки наномеханических и радиоэлектронных устройств на основе наночастиц ведутся уже достаточно давно. Наноинструменты способны обеспечить техническую реализацию производства таких наноустройств. Речь идет о создании нового поколения технологий сборки систем из крупных единичных молекул или отдельных наночастиц. Перспективными могут быть, например, следующие направления: молекулярный наноассемблер для крупных молекул (например, УНТ и ДНК) или частиц (например, графена); молекулярный механосинтез; измерение свойств индивидуальных нанообъектов; новое поколение нано- и микро- роботехники; нано- и микросенсорика; нано- и микрофлюидика; молекулярная лаборатория на чипе.

Таким образом, внедрение в исследовательскую практику новых инструментов, способных манипулировать нанообъектами в реальном времени, даст значительный импульс развитию индустрии наномеханизмов. При этом организации, которые первыми начнут использовать возможности новых наноинструментов, получат ощутимые преимущества в области исследований и разработки новых продуктов.

Ссылка на видеовстречу: https://telemost.yandex.ru/j/47094020190494

Краткая биография

Профессор, доктор физико-математических наук по специальности 01.04.11 Физика магнитных явлений. Ведущий научный сотрудник лаборатории магнитных явлений в микроэлектронике Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук» Основной научной тематикой деятельности является исследование фазовых переходов, в том числе, магнито-структурных и магнитоиндуцированных, и фазовых диаграмм поликристаллических сплавов, имеющих магнитные свойства. Опубликовал более 500 статей в ведущих российских и зарубежных журналах, 17 патентов на изобретения авторских свидетельств