Didžiausioje Lietuvos mokslinių tyrimų įstaigoje tobulinamas atominių jėgų mikroskopas

Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) mokslininkai sukūrė unikalų būdą didesne sparta gauti atominių jėgų mikroskopo vaizdus. Dabar mikroskopu skenuojamus vaizdus galima gauti net 4 kartus greičiau, nei bet kam anksčiau yra pavykę ir bent 100 kartų greičiau, nei gali įprastiniai komerciniai atominių jėgų mikroskopai.

Išrastas būdas turi didžiulį potencialą iš esmės praplečiant šio tipo mikroskopų galimybes ir yra svarbus žingsnis siekiant kuo tiksliau ištirti nanotechnologijomis paremtus produktus, kurie yra vis plačiau vartojami kasdienybėje.

Nanotechnologijomis paremti produktai, tokie kaip šiuolaikiniai kompiuterių ir mobiliųjų telefonų komponentai, naujausios kartos elektros baterijos ar medicininės paskirties medžiagos dar kūrimo stadijoje reikalauja įvertinimo, kokybės kontrolės ir defektų pašalinimo. Atitinkamai vis didesni reikalavimai yra keliami ir jas tiriantiems prietaisams.

„Vienas svarbiausių nanotechnologinių prietaisų – atominių jėgų mikroskopas. Šis prietaisas veikia kaip kelių atomų smailumo „pirštas“, jaučiantis paviršiaus šiurkštumą atomų lygmenyje taip, kaip žmogaus pirštai jaučia paviršiaus šiurkštumą makroskopiniame lygmenyje.

Tokiu „pirštu“ skenuojant tiriamąjį paviršių, kompiuterio ekrane gaunamas vaizdas. Biologai gali tiesiogiai stebėti DNR, chemikai – atskiras molekules, fizikai – atomus ir elektronų orbitales, o nanotechnologai – kontroliuoti savo gaminių kokybę nanometrų lygmenyje“, – mikroskopo veikimą aiškina FTMC Nanoinžinerijos skyriaus vyresnysis mokslo darbuotojas dr. Artūras Ulčinas.

Nepaisant savo unikalių privalumų atominių jėgų mikroskopas turi trūkumų. Vienas svarbiausių – veikimo sparta. Įprastiniai atominių jėgų mikroskopai verčia pasirinkti: tirti didesnį lauką lėtai, arba mažą lauką greitai. Tinkamos raiškos vaizdui gauti gali prireikti nuo kelių minučių iki pusės valandos, ar dar daugiau. Taip yra todėl, kad įprastiniai skenavimo įrenginiai gali judinti zondą tik tam tikru ribotu greičiu ir ribotą atstumą.

„Siekiant pašalinti šį trūkumą kilo mintis sukurti panašią skenavimo sistemą į tokią, kokia naudojama nuskaitant informaciją kietuosiuose kompiuterio diskuose. Duomenų saugojimo plokštelės sukamos didžiuliu greičiu ir vis tiek įmanoma nuskaityti keliolikos nanometrų salelėse įrašytus duomenis. Taigi sukūrėme atitinkamą mikroskopui pritaikomą sistemą. Esminė darbo dalis buvo sukurti algoritmą ir kompiuterinę programą, leidžiančią paversti skenavimo būdu gaunamus duomenis į žmogui suprantamą vaizdą“, – teigia A. Ulčinas.

Šį darbą FTMC mokslininkai atliko vykdydami mokslinių tyrimų ir eksperimentinės plėtros projektą, kurį finansavo Lietuvos mokslo taryba. Dar laukia daug darbo, siekiant padaryti atrastą sprendimą paprastai naudojamu, tačiau neabejojama, kad mikroskopas gali veikti dar sparčiau ir turi didžiulį potencialą iš esmės praplečiant šio tipo mikroskopų galimybes. Mokslininkų darbas šia tema paskelbtas moksliniame žurnale „Nanotechnology“.

Fizinių ir technologijos mokslų centras – didžiausia mokslinių tyrimų įstaiga Lietuvoje. Čia vykdomi moksliniai tyrimai, skirti aukštųjų technologijų plėtrai ir žinių ekonomikos kūrimui Lietuvoje ir pasaulyje, kuriami nauji prototipai ir paslaugos, modernios pramonės programos bei sudaromos sąlygos verslui. FTMC dirba apie 700 darbuotojų. Per savo veiklos metus FTMC įvykdė daugiau nei 300 verslo užsakymų ir padėjo daugiau nei 100 įmonių įgyvendinti jų verslo tikslus.

Artūras Ulčinas

FTMC Nanoinžinerijos skyrius