eng
Хотя токийская выставка ориентирована в большей степени на азиатский рынок, она весьма интересна и для российских специалистов, так как позволяет оценить актуальные направления исследований и разработок в области наноматериалов, нанотехнологий, измерительного и технологического оборудования.
Лабораторное и производственное оборудование: тенденции и новые разработки
В области зондовой и электронной микроскопии значимыми тенденциями являются разработка новых методов измерений, повышение скорости работы, улучшение точности, а также упрощение обслуживания.
Компания Bruker демонстрировала атомно-силовой микроскоп (АСМ) Dimension FastScan, который характеризуется высочайшей скоростью сканирования – максимальная частота работы зонда превышает 125 Гц. Возможность получения изображения за время порядка одной секунды позволяет быстро определить область для более детального исследования, что способствует максимально эффективной работе. Управляющее программное обеспечение упрощает настройку прибора и обработку результатов измерений. Следует отметить, что высокая производительность системы достигается не в ущерб разрешению. Точность измерений обеспечивают такие решения, как прецизионный контроль усилия воздействия зонда на образец и использование датчиков с высоким отношением сигнал/шум и температурной компенсацией.
Одной из последних разработок компании Agilent является АСМ Agilent 7500 AFM, который включает сканер большого диапазона с обратной связью позиционирования и атомарным разрешением, а также систему контроля среды эксперимента и прецизионного контроля температуры. Стандартная сменная насадка сканера может быть заменена специальной, реализующей требуемый режим сканирования на воздухе или в жидкостях. Сменные насадки сделаны из химически инертного полимера ПЭЭК, который позволяет использовать большинство химических растворителей. Специальная камера среды обеспечивает удобный доступ к образцу, при этом изолируя область его расположения от остальных элементов системы. Уровень влажности контролируется встроенными в камеру сенсорами. Комплексный температурный контроль обеспечивает минимизацию влияния температуры на результаты измерений.
Компания Shimadzu представила инновационный сканирующий зондовый микроскоп SPM-8000FM. Особенность этого прибора – использование частотной модуляции сигнала, что, по информации разработчиков, способствует существенному снижению шумов. Благодаря новой технологии точность измерений в газовой и жидкостной среде приближается к результатам, достигаемым в вакууме. Разрешение по осям X и Y составляет 0,2 нм, по оси Z – 0,01 нм.
Последние разработки в области электронной микроскопии представили японские компании Elionix и JEOL. На стенде Elionix демонстрировался сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) ERA-9000. Особенностью приборов этой серии является использование патентованной технологии, которая позволяет дополнить традиционную технологию измерения трехмерным контролем.
Одна из последних новинок JEOL – сканирующий электронный микроскоп JSM-IT300, в конструкции которого применены усовершенствованные оптическая и вакуумная системы. Также улучшены алгоритмы обработки сигналов. Новый режим сканирования Less Charging обеспечивает уменьшение числа артефактов на изображениях. Возможность работы с низким вакуумом при давлении от 10 до 650 Па способствует расширению спектра пригодных к измерению материалов. Прибор позволяет измерять образцы весом до 2 кг.
Оптические микроскопы, хотя и не обеспечивают необходимого для исследования нанообъектов разрешения, по-прежнему широко применяются в современных лабораториях в сферах микроэлектроники, материаловедения, биомедицины. Компания Keyence демонстрировала широкую номенклатуру цифровых оптических микроскопов, в частности, одну из новейших моделей – VHX-2000. Этот микроскоп характеризуется увеличенной глубиной резкости и свободным углом обзора. Работа в коротковолновом режиме – с использованием синего светофильтра и оригинальной технологии сдвига пикселов, – обеспечивает более высокую детализацию, чем у традиционных оптических систем. Управляющее программное обеспечение реализует высокоскоростное сшивание изображений.
Компания Trimos (Швейцария) представила систему цифровой голографической микроскопии TR Scan Premium, предназначенную для бесконтактного измерения параметров сложных поверхностей в исследованиях и производстве медицинского оборудования, подложек печатных плат, полупроводниковых элементов, полимерных пленок, оптических компонентов. Одна из отличительных особенностей прибора – возможность измерения сильно отражающих, зеркально полированных или малоразмерных поверхностей.
Прибор работает с очень высокой скоростью – для получения трехмерного изображения поверхности требуется несколько миллисекунд, поэтому он малочувствителен к вибрациям. Стабильность условий измерения обеспечивает система температурной компенсации. Все основные функции автоматически контролируются управляющей электроникой.
Измерительные приборы для исследования физико-механических свойств материалов представила компания CSM Instruments. Следует заметить, что в конце 2013 года эта швейцарская фирма была приобретена немецкой группой Anton Paar, однако сохранила свой бренд. На NanoTech демонстрирвоались нанотвердомеры, в которых реализован метод инструментального индентирования, позволяющий измерять твердость, модуль упругости, энергии деформации, динамический и статический модуль упругости, пластическую деформацию, вязкость разрушения (трещиностойкость).
Оборудование для пробоподготовки демонстрировала компания Leica Microsystems. В частности, был представлен автоматизированный ротационный микротом Leica RM2265, предназначенный для приготовления срезов материалов как для различных исследовательских задач, так и для контроля качества и анализа дефектов. Толщина срезов микротома регулируется в диапазоне от 0,25 до 100 мкм. Микротом комплектуется держателями различных ножей, а также держателями образцов, в том числе для пробоподготовки к электронной микроскопии.
Из представленных систем электронно-лучевой литографии, предназначенных для исследований и разработок в области микро- и наноэлектроники, следует отметить комплекс CABL-9000С производства японской компании Сrestec. Особенностью этой модели является одно из самых высоких разрешений в своем классе. Луч диаметром от 2 нм позиционируется с исключительной точностью. Система имеет удобный и простой интерфейс и может управляться одновременно несколькими пользователями. Величина ускоряющего напряжения регулируется в диапазоне от 5 до 50 кВ.
Награды за прорывные разработки
Одна из традиций Nano Tech – вручение наград за наиболее перспективные разработки в сфере наноиндустрии. Информация об отмеченных организаторами выставки инновациях весьма ценна с точки зрения определения перспективных направлений развития нанотехнологий.
Главный приз получила корпорация Toray Industries, представившая на выставке широкую номенклатуру наноматериалов, включая нановолокна, проводящие пленки, а также различные устройства для биологии и медицины, в частности, так называемые "ДНК-чипы". Такие наноприборы позволяют с высокой точностью проводить анализ генов и на его основе диагностировать заболевания или определять склонность пациентов к тем или иным болезням. Особенностью разработки Toray Industries является особо высокая чувствительность чипов, достигнутая благодаря модификации поверхности сенсора на наноуровне. Актуальные проекты корпорации направлены на создание приборов для диагностики злокачественных опухолей.
В категории "Нанотехнологии для жизни" награду получила корпорация Fujifilm, продемонстрировавшая компактную и высокоэффективную систему для регенеративной медицины.
В области решений для экологии была отмечена новая технология корпорации Toshiba, позволяющая удалять из воздуха ультрадисперсные загрязнения с размером частиц менее 2,5 мкм. Также организаторы выставки отметили инициативы Toshiba в области создания высокоэффективных катализаторов топливных элементов и нового поколения органических тонких пленок для солнечной энергетики.
Самой оригинальной была признана совместная разработка компаний Scivax и Parity Innovations – микрозеркальная система на основе оптических элементов, изготовленных по технологии нанопечатной литографии. Эта система может использоваться, например, для воспроизведения трехмерных изображений.
В категории "Новое лицо" награду получила корпорация Nippon Kodoshi, которая представила технологию производства гибридных органо-неорганических мембран. Благодаря сочетанию свойственной неорганическим соединениям термостойкости и гибкости органических материалов, такие мембраны могут применяться в производстве молекулярных фильтров, каталитических мембран и других подобных изделий.
Как лучший проект в области экологичных нанотехнологий была отмечена разработка первой в мире нанопористой мембраны для дегидрации жидкостей, организованная институтом NEDO. Изготовленная из неорганических материалов мембрана характеризуется высокой химической стойкостью и может применяться для удаления воды из агрессивных растворителей, например спиртов и кислот.
Лучшим проектом в области медицины и биологии признали разработку японским Национальным институтом материаловедения NIMS оригинальной системы для терапии рака. В качестве носителя лекарственного препарата использовано специальное нетканое полотно, состоящее из нановолокон, которые способны нагреваться под действием электромагнитного поля. При нагреве волокон происходит освобождение лекарства.
Также наград организаторов были удостоены: компания Ashizawa Finetech – производитель оборудования для измельчения и диспергирования – за постоянное участие в выставке; ZEON – за создание промышленного производства одностеночных углеродных нанотрубок по технологии, разработанной японским Национальным институтом передовой промышленной науки и технологии; чешская компания Elmarco – за оборудование для промышленного производства нановолокон. Следует отметить, что Elmarco стала единственным неяпонским предприятием, удостоившимся награды NanoTech.
Лабораторное и производственное оборудование: тенденции и новые разработки
В области зондовой и электронной микроскопии значимыми тенденциями являются разработка новых методов измерений, повышение скорости работы, улучшение точности, а также упрощение обслуживания.
Компания Bruker демонстрировала атомно-силовой микроскоп (АСМ) Dimension FastScan, который характеризуется высочайшей скоростью сканирования – максимальная частота работы зонда превышает 125 Гц. Возможность получения изображения за время порядка одной секунды позволяет быстро определить область для более детального исследования, что способствует максимально эффективной работе. Управляющее программное обеспечение упрощает настройку прибора и обработку результатов измерений. Следует отметить, что высокая производительность системы достигается не в ущерб разрешению. Точность измерений обеспечивают такие решения, как прецизионный контроль усилия воздействия зонда на образец и использование датчиков с высоким отношением сигнал/шум и температурной компенсацией.
Одной из последних разработок компании Agilent является АСМ Agilent 7500 AFM, который включает сканер большого диапазона с обратной связью позиционирования и атомарным разрешением, а также систему контроля среды эксперимента и прецизионного контроля температуры. Стандартная сменная насадка сканера может быть заменена специальной, реализующей требуемый режим сканирования на воздухе или в жидкостях. Сменные насадки сделаны из химически инертного полимера ПЭЭК, который позволяет использовать большинство химических растворителей. Специальная камера среды обеспечивает удобный доступ к образцу, при этом изолируя область его расположения от остальных элементов системы. Уровень влажности контролируется встроенными в камеру сенсорами. Комплексный температурный контроль обеспечивает минимизацию влияния температуры на результаты измерений.
Компания Shimadzu представила инновационный сканирующий зондовый микроскоп SPM-8000FM. Особенность этого прибора – использование частотной модуляции сигнала, что, по информации разработчиков, способствует существенному снижению шумов. Благодаря новой технологии точность измерений в газовой и жидкостной среде приближается к результатам, достигаемым в вакууме. Разрешение по осям X и Y составляет 0,2 нм, по оси Z – 0,01 нм.
Последние разработки в области электронной микроскопии представили японские компании Elionix и JEOL. На стенде Elionix демонстрировался сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) ERA-9000. Особенностью приборов этой серии является использование патентованной технологии, которая позволяет дополнить традиционную технологию измерения трехмерным контролем.
Одна из последних новинок JEOL – сканирующий электронный микроскоп JSM-IT300, в конструкции которого применены усовершенствованные оптическая и вакуумная системы. Также улучшены алгоритмы обработки сигналов. Новый режим сканирования Less Charging обеспечивает уменьшение числа артефактов на изображениях. Возможность работы с низким вакуумом при давлении от 10 до 650 Па способствует расширению спектра пригодных к измерению материалов. Прибор позволяет измерять образцы весом до 2 кг.
Оптические микроскопы, хотя и не обеспечивают необходимого для исследования нанообъектов разрешения, по-прежнему широко применяются в современных лабораториях в сферах микроэлектроники, материаловедения, биомедицины. Компания Keyence демонстрировала широкую номенклатуру цифровых оптических микроскопов, в частности, одну из новейших моделей – VHX-2000. Этот микроскоп характеризуется увеличенной глубиной резкости и свободным углом обзора. Работа в коротковолновом режиме – с использованием синего светофильтра и оригинальной технологии сдвига пикселов, – обеспечивает более высокую детализацию, чем у традиционных оптических систем. Управляющее программное обеспечение реализует высокоскоростное сшивание изображений.
Компания Trimos (Швейцария) представила систему цифровой голографической микроскопии TR Scan Premium, предназначенную для бесконтактного измерения параметров сложных поверхностей в исследованиях и производстве медицинского оборудования, подложек печатных плат, полупроводниковых элементов, полимерных пленок, оптических компонентов. Одна из отличительных особенностей прибора – возможность измерения сильно отражающих, зеркально полированных или малоразмерных поверхностей.
Прибор работает с очень высокой скоростью – для получения трехмерного изображения поверхности требуется несколько миллисекунд, поэтому он малочувствителен к вибрациям. Стабильность условий измерения обеспечивает система температурной компенсации. Все основные функции автоматически контролируются управляющей электроникой.
Измерительные приборы для исследования физико-механических свойств материалов представила компания CSM Instruments. Следует заметить, что в конце 2013 года эта швейцарская фирма была приобретена немецкой группой Anton Paar, однако сохранила свой бренд. На NanoTech демонстрирвоались нанотвердомеры, в которых реализован метод инструментального индентирования, позволяющий измерять твердость, модуль упругости, энергии деформации, динамический и статический модуль упругости, пластическую деформацию, вязкость разрушения (трещиностойкость).
Оборудование для пробоподготовки демонстрировала компания Leica Microsystems. В частности, был представлен автоматизированный ротационный микротом Leica RM2265, предназначенный для приготовления срезов материалов как для различных исследовательских задач, так и для контроля качества и анализа дефектов. Толщина срезов микротома регулируется в диапазоне от 0,25 до 100 мкм. Микротом комплектуется держателями различных ножей, а также держателями образцов, в том числе для пробоподготовки к электронной микроскопии.
Из представленных систем электронно-лучевой литографии, предназначенных для исследований и разработок в области микро- и наноэлектроники, следует отметить комплекс CABL-9000С производства японской компании Сrestec. Особенностью этой модели является одно из самых высоких разрешений в своем классе. Луч диаметром от 2 нм позиционируется с исключительной точностью. Система имеет удобный и простой интерфейс и может управляться одновременно несколькими пользователями. Величина ускоряющего напряжения регулируется в диапазоне от 5 до 50 кВ.
Награды за прорывные разработки
Одна из традиций Nano Tech – вручение наград за наиболее перспективные разработки в сфере наноиндустрии. Информация об отмеченных организаторами выставки инновациях весьма ценна с точки зрения определения перспективных направлений развития нанотехнологий.
Главный приз получила корпорация Toray Industries, представившая на выставке широкую номенклатуру наноматериалов, включая нановолокна, проводящие пленки, а также различные устройства для биологии и медицины, в частности, так называемые "ДНК-чипы". Такие наноприборы позволяют с высокой точностью проводить анализ генов и на его основе диагностировать заболевания или определять склонность пациентов к тем или иным болезням. Особенностью разработки Toray Industries является особо высокая чувствительность чипов, достигнутая благодаря модификации поверхности сенсора на наноуровне. Актуальные проекты корпорации направлены на создание приборов для диагностики злокачественных опухолей.
В категории "Нанотехнологии для жизни" награду получила корпорация Fujifilm, продемонстрировавшая компактную и высокоэффективную систему для регенеративной медицины.
В области решений для экологии была отмечена новая технология корпорации Toshiba, позволяющая удалять из воздуха ультрадисперсные загрязнения с размером частиц менее 2,5 мкм. Также организаторы выставки отметили инициативы Toshiba в области создания высокоэффективных катализаторов топливных элементов и нового поколения органических тонких пленок для солнечной энергетики.
Самой оригинальной была признана совместная разработка компаний Scivax и Parity Innovations – микрозеркальная система на основе оптических элементов, изготовленных по технологии нанопечатной литографии. Эта система может использоваться, например, для воспроизведения трехмерных изображений.
В категории "Новое лицо" награду получила корпорация Nippon Kodoshi, которая представила технологию производства гибридных органо-неорганических мембран. Благодаря сочетанию свойственной неорганическим соединениям термостойкости и гибкости органических материалов, такие мембраны могут применяться в производстве молекулярных фильтров, каталитических мембран и других подобных изделий.
Как лучший проект в области экологичных нанотехнологий была отмечена разработка первой в мире нанопористой мембраны для дегидрации жидкостей, организованная институтом NEDO. Изготовленная из неорганических материалов мембрана характеризуется высокой химической стойкостью и может применяться для удаления воды из агрессивных растворителей, например спиртов и кислот.
Лучшим проектом в области медицины и биологии признали разработку японским Национальным институтом материаловедения NIMS оригинальной системы для терапии рака. В качестве носителя лекарственного препарата использовано специальное нетканое полотно, состоящее из нановолокон, которые способны нагреваться под действием электромагнитного поля. При нагреве волокон происходит освобождение лекарства.
Также наград организаторов были удостоены: компания Ashizawa Finetech – производитель оборудования для измельчения и диспергирования – за постоянное участие в выставке; ZEON – за создание промышленного производства одностеночных углеродных нанотрубок по технологии, разработанной японским Национальным институтом передовой промышленной науки и технологии; чешская компания Elmarco – за оборудование для промышленного производства нановолокон. Следует отметить, что Elmarco стала единственным неяпонским предприятием, удостоившимся награды NanoTech.
Отзывы читателей
