Z měřicí sondy chtějí vědci udělat nástroj na výrobu nanostruktur

Za produktem stojí spin-off NenoVision, založený absolventy Fakulty strojního inženýrství VUT jako první spin-off CEITEC VUT. Zařízení teď chtějí posunout o třídu výš, spojili proto síly se svojí alma mater i s vědci z Akademie věd.

Dvourozměrný obraz z mikroskopu zajišťuje svazek elektronů a detektory, trojrozměrný obraz zase rastrovací sonda. Obojí spojuje zařízení LiteScope, se kterým už brněnská firma NenoVision úspěšně vstoupila na trh. Teď mu chtějí přidat další nej.

Související

Martin Pokorný

Vědci přišli na to, jak bezchybně složit…

Martin Pokorný

Mitochondrie mohou podle vědců exportovat proteiny do…

Z rastrovací sondy plánují udělat nástroj, který umožní se vzorkem přímo pracovat. Původní koncept, který by se dal s nadsázkou popsat jako „vše v jedné krabičce“, však zůstává. Ve společném projektu jim s vývojem pomůžou hned tři brněnská akademická pracoviště: Ústav fyzikálního inženýrství z FSI VUT, Ústav fyziky materiálů a Ústav přístrojové techniky Akademie věd.

„Elektronové mikroskopy pracují s proudem elektronů ve vakuu, aby svazek mohl doletět až ke vzorku a nesrážely se nám elektrony s atomy a molekulami ve zbytkové atmosféře. Máme tedy k dispozici velice čisté prostředí, kde můžeme studovat povrchy vzorků až na atomární úrovni. Představte si například monokrystal křemíku, z něhož se dělají čipy, to je velice čistá a uspořádaná struktura. Jakmile by se rozlomil na vzduchu, během miliontin sekundy se na původně čistém povrchu vlivem vnější atmosféry vytvoří „špinavá“ vrstva adsorbovaných molekul z okolního vzduchu. Pokud tedy chceme sledovat, co se děje na atomární úrovni na čistém povrchu, musíme zajistit, aby nad ním nebyla žádná atmosféra, musíme s ním pracovat v takzvaném ultra-vysokém vakuu,“ vysvětluje Jiří Spousta z Ústavu fyzikálního inženýrství FSI VUT.

Ve vakuu už dnes LiteScope využívá rastrovací sondu, a právě tu čeká vylepšení. „Máme v plánu využít běžně dostupná dutá optická vlákna, která mohou vést světlo. Okolo jejich středu jsou po celé délce vlákna mikropóry, kterými chceme vést například pracovní plyn,“ vysvětluje záměr Spousta.

Sonda tak bude nejen detektorem, ale i nástrojem, kterým lze na zkoumaný vzorek přivést světlo, plyn, nebo napětí, a díky tomu se vzorkem pracovat ve velmi malém měřítku. Co možná nezní příliš složitě, se ale komplikuje v okamžiku, kdy si uvědomíme, v jakých velikostech se pohybujeme: sondy mají tak ostré hroty, že jejich špičku tvoří pouze desítky až stovky atomů. „Nanostruktury, které zkoumáme a vyrábíme, jsou nesmírně malé. Představte si, že vám na naši nanostrukturu spadne vlas. Poměr velikosti mezi ní a vlasem by byl stejný, jako kdyby na váš vlas spadl dub o průměru jeden metr,“ přibližuje Spousta pro laiky těžko představitelné měřítko.

Nejde ovšem o jediné vylepšení, kterým chce NenoVision ve spolupráci vědci přispět k dalšímu rozvoji mikroskopických technik. Další inovací je zařízení na tzv. in-situ (tedy uvnitř mikroskopu) zatěžování, které umožní mechanicky zatěžovat kovové vzorky ve vakuové komoře elektronového mikroskopu a zároveň detailně pozorovat mechanismus šíření trhlin, které na vzorku vznikají.

Vývoj probíhá ve spolupráci s Ústavem fyziky materiálů Akademie věd a v budoucnu umožní detailně studovat počáteční fáze vzniku a šíření únavových trhlin. Díky tomu budou dostupná cenná data pro numerické simulace a metodiky, které se užívají při stanovení životnosti kritických součástí například v automobilovém či energetickém průmyslu.