Ученые ТПУ выяснили, как структура поверхности влияет на точность наноизображений

Ученые ТПУ выяснили, как структура поверхности влияет на точность наноизображений - ТПУ
Фото: storage.tpu.ru

Коллектив ученых Томского политехнического университета проанализировал влияние структуры поверхности подложки на оптические сигналы в наноспектроскопии. Политехникам удалось выявить ряд так называемых артефактов, влияющих на точность полученных наноизображений.   Статья, посвященная исследованию, опубликована в журнале Ultramicroscopy.

Фото:   схема эксперимента

Напомним, международный научный коллектив под руководством профессора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Рауля Родригеса и профессора Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Евгении Шеремет развивает в ТПУ новое направление оптической наноспектроскопии, а также занимается разработкой плазмонных и сенсорных материалов для биомедицины и электроники. Недавно Евгения Шеремет стала победительницей престижного конкурса  «Для женщин в науке» — совместного проекта ЮНЕСКО и компании L'Oreal.

В рамках научного проекта исследователи применяют подходы нанооптики, используя наноантенны, позволяющие изучать отдельные наночастицы, например, отдельную нанотрубку или нанокластер и неоднородности внутри них. Эта исследовательская методика называется зондово-усиленной рамановской спектроскопией. В этом случае наноантенна помещается на зонд атомно-силового микроскопа, что позволяет сканировать изучаемую поверхность. Наноантенна облучается лазером, а спектр рассеянного света детектируется рамановским спектрометром.

Подобный метод, говорят ученые, необходим для оптимизации наноструктуры в процессе разработки, например, солнечных батарей, органических или твердотельных транзисторов (ключевого элемента любой электроники) или органических светоизлучающих диодов. Он позволяет увидеть химический состав, химические реакции, механические напряжения в очень малых областях.

При этом для того, чтобы достигнуть разрешения менее 10 нанометров, политехники используют хорошо отражающую подложку из золота или серебра. Поверхность данной подложки может быть неровной, что вызовет определенное искажение изображения, называемое артефактом. В рамках исследования, описанного в статье, ученые ТПУ выясняли, как именно такие артефакты влияют на точность изображения.

«Артефакты наноспектроскопии   рассматривались буквально в нескольких статьях ученых из Румынии, США и так далее. Однако там изучались другие аспекты этого эффекта. Особенности нашего исследования в том, что мы рассматриваем как выпуклые, так и вогнутые поверхности, влияние формы самого зонда», — говорит Евгения Шеремет .

По словам ученых, они исследовали три системы: первая — подложка из золота, на которой находится слой молекул органического красителя  толщиной от 2 до 40 нанометров. Вторая — кремневая подложка с золотыми структурами и молекулами красителя. Третья — вогнутая поверхность в виде подложки из полистироловых сфер, покрытых слоем металла (золото или серебро) и молекулами красителя. В результате оказалось возможным не только описать ранее не опубликованные типы артефактов, но и представить более полную картину взаимодействия зонда и поверхности.

«Сам зонд представляет собой очень острую иглу. Когда мы сканируем поверхность, мы, образно говоря, "прощупываем" ее зондом. При этом, если на поверхности подложки есть препятствие, то, применяя методы спектроскопии, электромагнитное  взаимодействие наноантенны с поверхностью может вызвать искажение полученной картинки. Как именно эти артефакты влияют на конечный результат?

Во-первых, когда мы анализируем интенсивность сигнала, то в классической микроспектроскопии  она зависит от количества вещества. В наноспектроскопии мы видим, что гораздо больше на интенсивность влияет структура поверхности, чем количество вещества. Во-вторых, артефакты могут вызывать искажение размеров структур. В-третьих, изображение может смещаться по отношению к реальному положению структуры»

, — поясняет профессор.

Отметим, исследование реализуется в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований (№18-42-700014 р_а). Работы проводились совместно с коллегами из Хемницкого технического университета (Германия) и Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук.

 
По теме
 
переведет студентов ТУСУР в связи с рекомендацией Минобрнауки РФ. Рекомендацию министерство дало из-за пандемии коронавируса COVID-19.
17.03.2020 Красное знамя
по цифровым компетенциям могут пройти специалисты 50+. Бесплатное обучение проводится в рамках программы «Старшее поколение» национального проекта «Демография» по компетенциям — веб-дизайн и разработка,
12.03.2020 Красное знамя
Томич купил ответы на экзамен в автошколе - Tomsk.Ru Фото: Pexels.com/JESHOOTS.com Статья: Максим Филиппов Прокуратура Советского района утвердила обвинение в отношении 30-летнего томича, обвиняемого в даче взятки, сообщает пресс-служба областного ведомства.
Tomsk.Ru
30.03.2020
От Нарыма до Крыма - Томская неделя Памяти Германа Завьялова посвящается… Начиная с 1977 г. каждые десять лет в Томске проходили юбилейные выставки Германа Завьялова.
Томская неделя
30.03.2020
В субботу, 14 марта, на сцене Центрального дома культуры поселка Молодежный прошел фестиваль-конкурс ветеранских хоров  Томского района «Салют, Победа!».
27.03.2020 Томское Предместье
Оргкомитет «Победа» расставил приоритеты в подготовке к празднованию   Подготовку к празднованию 75-летия Победы и проведение Года памяти и славы обсудили на оргкомитете «Победа»,
25.03.2020 Красное знамя
Уважаемые работники и ветераны отрасли культуры! Поздравляем с профессиональным праздником всех, кто сохраняет и открывает миру наши культурные богатства!
25.03.2020 Красное знамя
Каргасокские атлеты разобрали гири по домам - SportUs.Pro    Как известно, из-за рисков распространения коронавирусной инфекции отменены не только соревнования по разным видам спорта, но и приостановлен тренировочный процесс в спортивных школах, секциях и клубах.
SportUs.Pro
30.03.2020
Телефон "горячей линии" в Департаменте по молодежной политике, физической культуре и спорту Томской области - Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту Сообщаем, что в Департаменте по молодежной политике, физической культуре и спорту Томской области действует специальный телефон,
Департамент по молодежной политике, физической культуре и спорту
30.03.2020
В Северске на прошлой неделе проходили Всероссийские соревнования по полиатлону среди юношей и девушек в спортивной дисциплине троеборье с лыжной гонкой.
27.03.2020 Томское Предместье
15 марта в Зоркальцевской школе состоялся турнир по волейболу среди мужских команд в честь памяти С.Ю.
27.03.2020 Томское Предместье
14-15 марта в Северске, на лыжной базе «Янтарь» проходили региональные соревнования по лыжным гонкам среди спортивных школ.
27.03.2020 Томское Предместье
Со вторника, 31 марта,  до конца недели  будет приостановлена  деятельность фитнес-центров, спортивных клубов, организаций индустрии красоты: массажных салонов, парикмахерских и других.
Администрация Томской области
30.03.2020
Коронавирус (Covid-19), Общественный транспорт, Томские новости, карантин коронавирус заболевание эпидемия пандемия лечение В Томской области заработала «горячая линия» по транспортному обслуживанию населения - Томский обзор «Горячая линия» по вопросам обслуживания населения воздушным, железнодорожным, автомобильным транспортом в условиях пандемии коронавируса заработала в Томской области.
Томский обзор
30.03.2020
Власти просят фитнес-центры и салоны красоты Томска закрыться на неделю из-за COVID-19 - VTomske.Ru Дмитрий Кандинский / vtomske.ru Администрация Томской области направит рекомендации фитнес-центрам, массажным салонам, а также учреждениям индустрии красоты о приостановлении деятельности до 5 апреля.
VTomske.Ru
30.03.2020
С 1 по 11 апреля бригады Томскводоканала будут проводить ремонтные работы на участке улицы 79-й Гвардейской Дивизии, в связи с этим будет ограничено движение транспорта на месте работ.
30.03.2020 ГТРК Томск
Уважаемые родители!   В целях исполнения Указа Президента РФ от 25.03.
30.03.2020 УО Администрации г.Стрежевой