Новый сканирующий электронный микроскоп Tescan Solaris позволит решать сложнейшие задачи на стыке нано-механики и нано-ионики. В основе технологии лежит использование двух сфокусированных лучей: электронного и ионного, в сочетании с оптикой самого последнего поколения, и технологиями TOF-SIMS масс-спектрометрии и наноиндентации. Ионный луч может быть использован как «нано-лобзик», для «выпиливания» мельчайших микро-образцов нано-механических испытаний, а также может «выбивать» вторичные ионы с поверхности материала, которые захватываются детектором способным различать их массу, например, для изотопного анализа в наночастицах.

«Новый прибор – это не просто микроскоп, а настоящая нанолаборатория для передовых исследований во всех областях науки, от материаловедения и хранения энергии до минералогии, нанофотоники и биологии», – объяснил профессор Сколтеха Александр Михайлович Корсунский, который предложил и разработал конфигурацию этого инструмента. 

Рассказывает руководитель ЦКП Ярослава Эдуардовна Шахова: «Данный прибор – это уже четвертый микроскоп, установленный в нашем ЦКП. Два из них сканирующие электронные микроскопы, в том числе один двухлучевой сканирующий электронный микроскоп, в котором в качестве источников ионов используется ксенон, и один просвечивающий электронный микроскоп. Наличие нескольких разных электронных микроскопов позволяет решать широкий спектр материаловедческих и не только материаловедческих задач, в частности мы можем изучать морфологию поверхности или частиц с использованием сканирующей электронной микроскопии, или визуализировать поперечное сечение образца с использованием двухлучевого сканирующего электронного микроскопа, например, для изучения пористости материала или многослойных структур. В тоже время наличие просвечивающего электронного микроскопа позволяет нам изучать материалы на качественно другом уровне, например, визуализировать кристаллическую решетку материала или же дефекты в кристаллической решетке материала. Отдельно необходимо отметить наличие возможности изучения элементного состава с атомным разрешением с использованием методик EDX или EELS. Недавно ЦКП был доукомплектован еще одним двухлучевым сканирующим электронным микроскопом Tescan Solaris в котором в качестве источников ионов используется галий, что позволит выполнять некоторые задачи, например, пробоподготовку для просвечивающей электронной микроскопии с большей прецизионностью».

По мнению профессора Корсунского, ведущего эксперта в области материаловедения и наномеханики, «Solaris» предоставит массу новых возможностей: «Например, с помощью ионного луча мы сможем визуализировать поперечное сечение литиевой батареи, а с помощью специализированной оснастки и методики масс-спектрометрии – наблюдать за перемещением ионов лития внутри батарейки. Это даст фундаментальное понимание процессов зарядки и разрядки – до сих пор их можно было оценивать лишь по непрямым признакам. Таким образом, мы получим конкурентное преимущество в поиске способов увеличения сроков службы аккумуляторов. Резание поверхностей ионным лучом позволит нам использовать методы изучения микро-хрупкости и остаточных напряжений – крайне важных параметров для прочности металлов, полимеров, композитов, а также минерализованных биологических тканей, таких как кости и зубы».

«Новый Solaris обеспечит доступ к арсеналу наноинструментов для исследователей Сколтеха и других научных и прикладных институтов России, промышленных организаций, и биомедицинских центров. Чрезвычайно важно, что он будет служить платформой для разработки принципиально новых экспериментальных методов ведущими учеными из Сколтеха, способствуя созданию новых волокон, композитов, металлических сплавов, керамических покрытий, фильтров и сепараторов, и многих других нанотехнологических устройств», – добавляет Александр Корсунский. 

Использование нового микроскопа уже запланировано в ходе выполнения нескольких проектов, поддержанных РНФ, такие как “Пространственно-селективный синтез двумерных материалов” (руководитель: старший преподаватель Cакелларис Майлис, Центр фотоники и фотонных технологий Сколтеха) ;“Исследование operando эволюции структурных элементов в композитных и гибридных полимер-матричных материалах в процессе развития эффекта памяти формы” (руководитель: Федор Сенатов, доцент НИТУ «МИСИС»).

«Концепция развития ЦКП «Визуализация высокого разрешения» предполагает дальнейшее расширение приборного парка оборудования в течение ближайших нескольких лет. Данное оборудование тщательно подбирается не только с учетом текущих запросов наших академических и индустриальных партнеров, но и с прицелом на будущие направления исследований, в частности в рамках приоритетных направлений научно-технологического развития Российской Федерации. Так, в частности, в ближайшее время появится совмещенная система сканирующей электронной микроскопии и электронной литографии, открывающая ранее недоступные в Сколтехе возможности по разработке, контролю и совершенствованию технологических процессов изготовления фотонных интегральных схем. Последние, в свою очередь, являются строительными блоками оптически насыщенных систем нового поколения, т.е. информационных, сенсорных, квантовых и другие систем, в которых на рубеже 5-10 лет произойдет замена высокоскоростных микроэлектронных компонентов на компоненты интегральной фотоники» – резюмирует Алексей Денисов, Директор Центра исследовательской инфраструктуры Сколтеха.

«Практически все наиболее бурно развивающиеся технологии – от микроэлектроники до новых источников энергии, от композитов до новых катализаторов – базово основаны на создании крайне сложных нано структур, включающих в себя интерфейсы между различными материалами. Причем структура и состав этих интерфейсов во много определяют как основные свойства, так и ресурс создаваемых устройств и конструкций. И если контроль за атомарным составом на поверхности вещества достаточно хорошо развит, то изучение внутренних границ крайне сложно. Новый сканирующий микроскоп Tescan Solaris позволит не только соответствующим образом «подготовить» образец прямо в процессе исследования, но и «увидеть» состав и пространственное распределение основных элементов, в том числе и на границах раздела разных структур. Наличие оборудования такого уровня делает экосистему “Сколково” еще более притягательной как для ведущих исследователей, так и для корпораций», – комментирует Николай Суетин, Вице-президент по науке и образованию Фонда «Сколково».

 

 

Контакты:
Skoltech Communications
+7 (495) 280 14 81