Подвижки. Нанотехнологии.

Нанотехнологии в России при активной поддержке Президента РФ Дмитрия Медведева набирают силу. Лидером на этом рынке является компания «НТ-МДТ». На сегодня фирма имеет несколько зарубежных филиалов (Ирландия, Голландия, США, Китай), а дистрибъютеры НТ МДТ работают в 39 странах мира. НТ-МДТ занимает около 95% российского рынка СЗМ (сканирующих зондовых микроскопов) и уверенно удерживает по этому классу оборудования вторую позицию в мире. Ею изготовлены и реализованы более 3 тыс. приборов, многие из которых работают в крупнейших научных центрах Европы, Америки, Азии и Австралии.

Так в 2010 году группа компаний НТ-МДТ анонсировала и представила на рынок такое оборудование, как:

* ■ ИНТЕГРА-Лайф – зондовая нанолаборатория для исследования живых объектов в физиологических условиях;
* ■ СОЛВЕР Пайп – СЗМ для обнаружения наноразмерных дефектов в крупных и нестандартных промышленных металлоконструкциях и объектах в процессе их эксплуатации;
* ■ приборный комплекс, объединяющий АСМ (атомно-силовой микроскоп) и пьезокварцевые микровесы с контролем диссипации энергиидля одновременного исследования локальных свойств поверхностей и вязкоупругих свойств и массы образца (нанометровое разрешение);
* ■ оборудование для реализации таких режимов СЗМ, как
o ▪ сканирующая тепловая микроскопия;
o ▪ силовая микроскопия пьезооткликока;
o ▪ СЗМ-мониторинг процессов электрохимического осаждения in situ.

Успехи Группы компаний «НТ-МДТ» в создании Наноэдьюкатора, который получил в России и за рубежом значительную известность и распространение, не остались одинокими.

Для реализации программ подготовки, повышения квалификации и переподготовки кадров в интересах наноиндустрии учеными Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета разработан и сформирован малобюджетный учебно-лабораторный комплекс в области нанотехнологий и нанодиагностики.

Данный комплекс создан в качестве инфраструктурного базиса образовательного процесса для наноиндустрии. В состав комплекса входят учебно-научные лаборатории:

* – нанотехнологии;
* – нанодиагностики.

Оснащенность малогабаритными установками с методическим и программным обеспечением создает предпосылки к реализации целой совокупности научно-образовательных направлений, ориентированных на формирование нанотехнологической культуры. Основными особенностями комплекса являются:

* ▪ широта охвата научно-образовательных направлений;
* ▪ гибкость в отношении востребованности номенклатуры малогабаритного технологического и контрольно-диагностического оборудования;
* ▪ доступность в плане приобретения, размещения и эксплуатации оборудования;
* ▪ наличие методического обеспечения для быстрой адаптации используемых установок к образовательному процессу.

Анализ базовой части комплекса свидетельствует о том, что он может быть широко использован для реализации лабораторных практикумов по дисциплинам:

* ▪ материаловедение наноструктурированных материалов;
* ▪ физико-химические основы процессов микро- и нанотехнологий;
* ▪ методы анализа и контроля наноструктурированных материалов и систем,

позволяющим организовать системную организацию обучения по широкой программе подготовки и переподготовки кадров в сфере наноиндустрии.

Лаборатория нанотехнологии состоит из технических средств и технологий, обеспечивающих реализацию методов получения наноструктурированных объектов.

Данные методы делятся на:

* – процессы синтеза из газовой фазы;
* – процессы синтеза в жидкой фазе.

Процессы синтеза из газовой фазы:

* – получение углеродных нанотрубок из газовой фазы на подложках методом газофазного осаждения массивов вертикально ориентированных углеродных нанотрубок при
* каталитическом пиролизе углеводородов;
* – атомно-молекулярная химическая сборка (ALD) методом послойного (без зародышеобразования) нанесения наноразмерных пленок оксидов алюминия и тяжелых металлов (гафний, цирконий) на полупроводниковые, металлические и диэлектрические подложки.

Процессы синтеза в жидкой фазе:

* – молекулярно-послойное нанесение наноразмерных пленок органических веществ и их композиций прецизионным погружением подложек в жидкую фазу (Метод Ленгмюра–Блоджетт);
* – «золь-гель» – технология получения наноструктурированных оксидов методом формирования тонких стеклообразных наноструктурированных пленок центрифунгированием пленкообразующих золей с последующей термообработкой;
* – электрохимическое формирование нанопористых материалов (S, SiC, GaN) методом создания нано-и микромезопористых слоев полупроводников и диэлектриков контролируемой толщины и степени пористости электрохимическим травлением полупроводниковых и металлических материалов;
* – амплификации ДНК (увеличение определенных фрагментов ДНК) методом полимерезной цепной реакции, инициируемой термоциклированием.

Лаборатория нанодиагностики состоит из технических средств и технологий, обеспечивающих реализацию методов исследований и контроля нанообъектов:

* – оптическая микроскопия с электрической нанозондовой диагностикой, в результате которой проводятся оптические и электрические исследования объектов с помощью зондов с микро- и наноразмерным позиционированием;
* – растровая электронная микроскопия, в результате которой проводится морфолого-топографический анализ поверхности твердого тела с микро- и наноразмерным пространственным расширением. Исследования проводятся с помощью малогабаритного растрового электронного микроскопа;
* – атомно-силовая микроскопия, в результате которой проводится марфологотопографический анализ с атомным пространственным разрешением микро- и наноразмерных объектов неорганической и органической природы. Исследования проводятся с помощью атомно-силового микроскопа;
* - эллипсометрия, в результате которой проводится локальное определение толщины, показателя преломления, шероховатости микро-.и наноразмерных слоев и многослойных гетерогенных композиций. Исследования проводятся с помощью малогабаритного эллипсометра;
* – Электронный парамагнитный резонанс, в результате которого проводится определение состава и свойств микро- и наноразмерных объектов, обладающих парамагнитными свойствами. Исследования проводятся с помощью малогабаритной установки электронного парамагнитного резонанса;
* – капиллярный электрофорез, в результате выполнения которого исследование состава жидких биологических композиций и электрофоретической подвижности наночастиц.

Следует отметить, что разработанный в Санкт-Петербурге комплекс, в отличие от широко известного класса для практического обучения основам нанотехнологий, базирующийся только на приборах зондовой микроскопии (Наноэдъюкатор), позволяет организовать системную реализацию обучения по широкой номенклатуре программ подготовки, повышения и переподготовки кадров, а также обеспечить широкую популяризацию знаний в области наноиндустрии.

В настоящее время осуществляется широкая поставка полного комплекта в места подготовки и обучения специалистов. Широкую известность приобретают малогабаритные вакуумные установки «МВУ ТМ», разработанные ОАО «НИИ точного машиностроения» (г. Москва, Зеленоград). Данные установки предназначены для реализации технологических процессов напыления и осаждения пленок, травления и физикоф-термической обработки слоев и материалов при проведении научных исследований, технического обучения и промышленного производства:

* – установка «МВИ ТМ-Магна» используется для нанесения металлов (Al, Ni, Fe, W и др.) и диэлектриков (SiO2, SiN4 и др.) методом магнетронного распыления;
* – установка «МВИ ТМ-ТИС» проводит осаждение пленок металлов методом термического испарения;
* – установка «МВИ ТМ Плазма-РИТ» используется для прецизионного травления слоев и материалов методом реактивно-ионной обработки;
* – установка «МВИ ТМ-Отжиг» используется для термического отжига и сушки слоев и материалов.

Перечисленные установки имеют:

* – автоматизированное управление;
* – модульную архитектуру;
* – малогабаритную сухую систему откачки (до10-4 Па);
* – индивидуальную обработку подложек до 75×75мм.

Все вышеупомянутые приборы созданы в России, доступны для широкого использования при обучении специалистов и в практике применения нанотехнологий на отечественных предприятиях.

При этом следует иметь в виду, что практически все приборы на сегодня конкурентоспособны и достаточно широко используются в международных научных центрах.