logo Радиевый институт им. В.Г. Хлопина
Написать письмо Добавить в избранное Карта сайта
English version
Об институте Структура История Награды Продукция Публикации События Контакты
поиск по сайту:
Награды
Журнал Радиохимия
Труды
Экологическая политика
Для молодежи
Дискуссия
Объявления
Закупки

ПОСЛЕДНИЕ СОБЫТИЯ

23.01.2012
Радиевому институту им. В.Г. Хлопина исполнилось 90 лет
Подробнее…

28.12.2010
К 80-летию профессора Д.Н. Суглобова
Подробнее…
структура научной части института отделение ядерной физики лаборатория нейтронной физики основные направления исследований исследование взаимодействия быстрых тяжёлых и кластерных ионов с нанодисперсными средами

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЫСТРЫХ ТЯЖЁЛЫХ И КЛАСТЕРНЫХ ИОНОВ С НАНОДИСПЕРСНЫМИ СРЕДАМИ

Руководитель работ: - д.ф.-м.н. Баранов Игорь Александрович
Телефон: (812) 545-43-70; E-mail:

Ведущие специалисты:
  • к.ф.-м. н. Обнорский Владимир Владимирович
    E-mail:
  • к.ф.-м. н. Ярмийчук Сергей Валериевич
    E-mail:

Проводится изучение взаимодействия ускоренных заряженных частиц с поверхностью металлов и полупроводников.

Получило свое развитие новое научное направление - исследования взаимодействий многозарядных и полиатомных ионов с металлами и полупроводниками в нанодисперсном состоянии, и в самое последнее время - взаимодействие ускоренных металлических нанокластеров с биомолекулярными слоями и твердой поверхностью.

В 1991 г. впервые было показано, что перенос вещества под действием многозарядных ионов (МЗИ), в частности осколков деления (ОД) 252Cf, происходит в результате отрыва от подложки целых нанокластеров.

Затем в рамках проектов фонда Сороса (1994-1995 гг.) и МНТЦ (? 902; 1998-2001 гг.) была изучена большая часть параметров процесса. Было установлено, что этот новый нанокластерный эффект имеет универсальный характер, что сам процесс можно отождествить с десорбцией целых нанокластеров с поверхности с большим выходом в заряженном состоянии (~20-90%) и в виде жидких нанокапель, которые в процессе пролета затвердевают. Был разработан, изготовлен и применяется в исследованиях прибор - источник нанокластерных ионов с использованием в качестве МЗИ ОД 252Cf (запатентованный 2-сторонний источник - 25-30 мкКи) и нанодисперсных мишеней, приготовленных на пленках-подложках (например, Al ~1 мкм).

Прибор является комплексной установкой, которая позволяет изучать параметры процесса десорбции нанокластеров и ускорять последние до 50 кВ·q (q- заряд нанокластера). Предусмотрены два основных режима работы прибора. В коллекторном режиме на коллекторах из выбранного материала собираются сфокусированные нанокластерные ионы. Затем с помощью просвечивающего электронного микроскопа и микроскопа атомных сил можно измерять, соответственно, распределения латеральных и вертикальных размеров нанокластеров, т.е. определять их массу (m).

Источник ускоренных нанокластерных ионов с двухплечевым масс-спектрометром по времени пролета
Источник ускоренных нанокластерных ионов с двухплечевым масс-спектрометром по времени пролета

В режиме измерения спектров m/q нанокластеров прибор работает как тандемный масс-спектрометр по времени пролета с высоковольтным конвертором. Раздельное получение значений m и m/q дает возможность определять средний заряд нанокластеров, от которого зависит энергия их удара о поверхность.

Этот прибор позволяет получать (используя ОД) десорбированные нанокластеры с размерами от 1,5 нм до ~40 нм, т.е. до 2·106 атомов в кластере с массой (для золота) до ~4·108 а.е.м. Поток нанокластеров с размерами менее 30 нм составляет (0,1-5)·104 с-1 и зависит от потока МЗИ на мишень, т.е. может быть больше на много порядков. Прибор защищен двумя патентами.

Исследования на нем носят как фундаментальный, так и прикладной характер.

Изучаются:

  • механизм быстрой передачи энергии от возбужденной электронной подсистемы к решетке, что приводит к расплавлению наноостровка и его десорбции;
  • вторичная ионная эмиссия из конвертора под действием ускоренных нанокластерных ионов, при этом определяется эффективность регистрации очень тяжелых (106 -109 а.е.м.) и медленных (v ~104 - 105 см/c) нанокластеров.

Расширяется база данных, характеризующих последствия взаимодействия МЗИ - ОД с нанокластерами из различных веществ с различными размерами и полученных на поверхности различными методами. Эти данные необходимы для изучения механизма десорбции нанокластеров, а также в практических целях.

Можно создавать и использовать наноструктурированные поверхности, вести отработку получения новых свойств тонких покрытий поверхности нанокластерами с различными свойствами на малых площадях, а также использовать нанокластеры как центры адсорбции биомолекул в растворах с последующим изучением этих молекул в молекулярной биологии, можно изучать кристаллизацию нанокластеров в широком размерном диапазоне (1,5 - 40 нм) при переходе из жидкой фазы в твердую в свободном состоянии.

Проведены первые исследования изменения морфологии нанокластеров и поверхности в зависимости от энергии удара. Впервые на данном приборе осуществлена десорбция биомолекул с массами до 7·103 а.е.м. и установлено, что выход десорбированных биомолекул и верхняя граница измеряемых масс растут с ростом энергии удара и размера нанокластера. Это направление является в настоящее время "горячей" областью исследований в молекулярной области и медицине. Прежде всего необходимо измерять массы тяжелых биомолекул (~105 а.е.м. и более). Новый метод десорбции биомолекул нанокластерами принципиально отличается от всех существующих тем, что десорбция происходит в результате удара нанокластера о биомишень без электронного возбуждения биомолекул на малой площади без использования матрицы. Однако для проведения успешных исследований в этом направлении нужна специальная биоустановка, которая уже разрабатывается.

 
Copyright © 2005-2012  Радиевый институт
Последнее обновление: 25.04.2012