Positive Russia
Вход  Регистрация

 Агентство Позитивных Новостей
 Новости для тех, кому надоел депрессивный поток информации в СМИ
Понедельник, 20.11.2017
21:55 (Москва)
 
   Технологии
 


Челябинские ученые первыми в мире создали субмикронный пинцет

Челябинские ученые первыми в мире создали устройство, которым можно взять и перенести отдельную клетку, вирус, еще более мелкие объекты. Это — нанопинцет.

02.02.2012
Александр Чуносов

1

Подковать блоху? Без проблем!


Прорывная технология — механотроника невозможна без оперирования субмикронными нанообъектами. Например, субмикронным конгломератом атомов, которые требуется «посадить» строго в заданную точку. Без этого невозможно получить к примеру транзистор в субмикронных габаритах, таких, что в оптический микроскоп его разглядеть трудно. Группа ученых-физиков ЧелГУ эту проблему успешно решила, во главе ее автор идеи, разработчик теоретических подходов и методов их реализации, декан физического факультета ЧелГУ, доцент Сергей Таскаев. Кстати, в ближайшем будущем ему предстоит защита докторской диссертации, одна из тем — неведомые ранее возможности манипуляции в пространстве субмикронными объектами. Точнее говоря, научная работа Сергея Таскаева посвящена даже не самой возможности и уже наработанному опыту подобных фантастических манипуляций, сколько физическим принципам, лежащим в основе этого прорыва в технологии XXI века.


Такая удивительная «рука» может схватить несколько молекул вещества или вирус, удержать все это микроскопическими «пальчиками», перенести в пространстве, остро нужна не только для научных исследований в различнейших отраслях физики, технологии, биологии, медицины. Сегодня работа с нанообъектами и в России, и за рубежом переходит из разряда экспериментов в область серийных технологий. Появилась возможность с помощью чудо-инструмента челябинцев создавать сложные системы самого различного назначения и конфигурации в субмикронных масштабах. Представьте себе такой крохотный полупроводниковый транзистор либо целую электронную схему, которые возможно разглядеть только с помощью микроскопа либо устройства из разряда микромеханики! При всем уважении к легендарному тульскому мастеру Левше, блоху подковавшему, его ювелирная работа по сравнению с такими возможностями нанопинцета челябинской марки кажется грубой и неизящной. Одним словом, топорной!


Физики тоже пробовали на насекомых. Отловили комара, нанопинцетом выдернули у него волосинку, которую без микроскопа и не разглядишь, разрезали опять-таки нанопинцетом пополам. А затем «приварили» обе половинки вновь вместе, напылив невероятно малое количество платины на «торцы» волосинки! Думается, не случайно в Челябинске на пешеходном Арбате на улице Кирова установлен памятник именно Левше с его блохой. Традиция продолжается на Урале!


Если говорить серьезно, то нанопинцет челябинцев уже опробован на таких нанообъектах как углеродные нанотрубки, графеновые листы, вискеры, микробы, бактерии. Впереди — монтаж электронной наносхемы. Поясню, что такое графеновые листы. Как известно, единичный микрокристалл графита состоит из множества «этажей», атомных плоскостей. Можно отщипнуть такой «листочек» толщиной всего лишь в одну атомную плоскость графитовой структуры — материалы с феноменальными свойствами. Конечно, физики рассчитали эти качества графеновых листов, а вот инструментов для работы с ними нигде в мире не существовало. А вискеры — это навроде бабушкиного клубка для вязания — невероятно тонкие, но чрезвычайно спутанные нити из тантала. Поди их чем-либо другим распутай!


В челябинский нанопинцет вложено около десяти изобретений!


— В нанотехнологиях уже есть инструмент для работы с субмикронными объектами, — говорит Сергей Таскаев. — Это микроскопическая управляемая иголочка, своего рода нанопалец. Много ли можно чего сделать, оперируя лишь только одним пальцем? Пододвинуть объект, конечно, можно, а вот захватить его, перенести в пространстве, пристроить в нужное место никак не получится. Палец, он палец и есть — только что-то подтолкнуть можно, как в шашечной игре в «Чапаева». Такой позиционер с иголочкой называется «Умнипроба»и стоит более ста тысяч «евриков».


От нанопинцета прямой выход к нанороботам, которые размером менее микрона могут запускаться в человеческий организм. В зависимости от задач: охотиться в венах и артериях человека за болезнетворными микробами, расчищать кровяные трассы от тромбов, воевать с раковыми клетками и так далее. Повторю, без нанопинцета такого робота-санитара не сделать.

Память металла


К нанопинцету Сергей Таскаев шел довольно долго, лет пятнадцать. Начал с изу­чения... памяти металлов. Оказывается, металлы, специальные сплавы имеют память. Объясню без высокой физики на простом примере. Берете, например, проволочку, при определенных условиях делаете из нее пружинку, затем ее вытягиваете опять в проволочку. Если эту проволочку вновь поместить в первоначальные условия — те же температура, магнитное поле, то происходит чудо! Прямая проволочка вдруг «вспоминает», что была когда-то пружинкой и... сама собой свивается в пружинку! Кто-то может сказать, чепуха какая-то. Отнюдь, за такими фокусами-покусами стоит фундаментальная наука о структуре вещества, фазовых переходах, взаимодействии конденсированного вещества с тепловыми и магнитными полями, раздел физики — наука о нарушениях кристаллической структуры — дислокациях. Более того, Таскаев дошел до того, что даже и тренирует память металлов. Кто-то впустую туда-сюда проволочку загибает, а Сергей Валерьевич ее тренирует, меняет поля дислокаций в глубинах структуры.


При фазовых переходах у металлов, с какими Сергей Валерьевич работает, кубическая структура мельчайших кристаллитов превращается в гексоканальную. У них меняются при этом объемы, а если добиться того, чтобы мельчайшие кристаллы менялись одновременно, то неизбежно изменяется и наружная геометрия металла. При фазовом переходе кристаллиты как бы «толкают локтями» друг друга одновременно, металл меняет внешнюю форму. Сколько раз вы будете менять внешние температурные и магнитные поля — столько же будет меняться и геометрия. Чтобы добиться такой четкости, нужен особый сплав, аморфный. Нитинол — это никель, титан и немножко меди для легирования. Четыре года назад эти, казалось бы, абстрактные, сугубо теоретические поиски привели Сергея Таскаева к идее устройства — нанопинцета, основанного на эффекте сохранения внешней формы, оставшейся в «памяти» металла.


Конечно, в одиночку такую проблему не решишь. Подключились ученые ЮУрГУ, МИФИ, МФТИ, МИСИСа (институт стали и сплавов). Сплав разработан в МИСИСе, в МИФИ получают аморфную тончайшую ленту из нитинола, разрезают ее ионным лучом. В МФТИ — прекрасные атомно-силовые микроскопы. В ЮУрГУ есть уникальный многовалковый стан, на котором можно доводить аморфную ленту до микронных толщин. Занят большой коллектив ученых, а приоритет у авторов идеи, теоретических и технических разработчиков нанопинцета — физиков ЧелГУ. Здесь вместе с Сергеем Таскаевым над этой темой работает солидный коллектив. Это доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики конденсированных состояний вещества (или ФТТ) Василий Бучельников, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой радиофизики и электроники Игорь Бычков и, конечно, молодые преподаватели, аспиранты. Лет тридцать насчитывается их сотрудничество в деле понимания нюансов магнитных явлений с учеными Института радиотехники и электроники РАН.

«Где деньги, Зин?!»


Научный коллектив авторитетный и люди в нем креативные. Но без необходимого финансирования и понимания всей важности и злободневности решенной в Челябинске проблемы уникальный нанопинцет остается в единственном экземпляре. Эдакий научный курьез, да и только! Приехал наноцарь Чубайс, покивал головой, похвалил: «Молодцы!» На этом все и кончилось.


Цена вопроса не так уж и велика, серийное нанопроизводство, в котором операторы работали бы с субмикронными объектами челябинскими нанопинцетами, укладывается в стоимость обычной физической лаборатории. Это порядка одного миллиона долларов, не так уж много, кстати. А на развитие всего проекта требуется несколько десятков миллионов. Без серьезных инвестиций, рассчитанных на перспективу, не обойтись.


А спрос безусловно есть и сейчас. Но пинцет-то на весь мир в единственном экземпляре...

Источник: Южноуральская Панорама
Добавлено на сайт: 15.02.2012 14:07


Комментарии читателей (0)

Оставлять отзывы могут только участники Сообщества читателей. Если Вы уже зарегистрировались, войдите в Сообщество читателей.

Чтобы стать участником Сообщества читателей, Вам необходимо зарегистрироваться.









Топ-5 новостей


Погода

GISMETEO: Погода по г. Москва


Рынки




Пробки

Пробки на Яндекс.Картах


Опрос

Как вы считаете, нужно ли в России общественное телевидение, действующее на основе гражданских сборов?

нет
да
скорее да
скорее нет
затрудняюсь ответить
в РФ уже есть общественное телевидение


© Povitive Russia 2011-2017 | Агентство Позитивных Новостей - только хорошие новости | О нас | Карта сайта |
20.11.2017 21:55 (Mосква)