Нанометрология () — раздел метрологии, включающий разработку теории, методов и инструментов для измерения параметров объектов, линейные размеры которых находятся в нанодиапазоне, то есть от 1 до 100 нанометров.

Содержание нанометрологии Нанометрология включает в себя теоретические и практические аспекты метрологического обеспечения единства измерений в нанотехнологиях, в том числе: эталоны физических величин и эталонные установки, стандартные образцы сравнения; стандартизованные методики измерений физико-химических параметров и свойств объектов нанотехнологий, а также методы калибровки самих средств измерений, применяемых в нанотехнологиях; метрологическое сопровождение технологических процессов производства материалов, структур, объектов и иной продукции нанотехнологий.

Особенности нанообъектов Нанообъекты обладают рядом особенностей, определяющими и значимость нанотехнологий, и обособленность нанометрологии как отдельного раздела метрологии. Эти особенности связаны с размером нанообъектов и включают в себя: Принципиальная невозможность рассмотреть отдельные нанообъекты классическими оптическими методами; Появление эффектов квантовой физики, включая туннельный эффект; Взаимодействие с молекулярными системами, включая силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи; Взаимодействие с биологическими системами, включая белки, РНК, ДНК; Развитая поверхность (высокая доля приповерхностного слоя в общем объёме нанообъекта) и т.д.

Из-за особенностей нанообъектов к ним неприменимы некоторые классические методы измерений, например, основанные на визуальном контакте с объектом. Кроме того, измерение уникальных свойств нанообъектов возможно только на основе методов, позволяющих эти уникальные свойства взять в расчёт.

Калибровка При калибровке в нанометровом масштабе необходимо учитывать влияние таких факторов как: вибрации, шум, перемещения, вызываемые тепловым дрейфом и ползучестью, нелинейное поведение и гистерезис пьезосканера, (Russian translation is available). а также ведущее к значительным погрешностям взаимодействие между поверхностью и прибором.

Методы и приборы нанометрологии Растровый электронный микроскоп, РЭМ () — псевдотрёхмерная визуализация поверхности, линейные размеры, картрирование поверхности и объектов на ней по составу, строению, люминесцентным свойствам с разрешением порядка 1-10 нм. Просвечивающий электронный микроскоп, ПЭМ () — структура нанообъектов на просвет (электронным пучком) и их фазовый состав с субатомарным разрешением. Атомно-силовой микроскоп, АСМ () — рельеф поверхности с разрешением вплоть до атомарного, картрирование поверхности по электромагнитным свойствам. Сканирующий туннельный микроскоп, СТМ () — рельеф проводящей поверхности с атомарным разрешением. Автоионный и автоэлектронный проектор () — изображение поверхности проводящих твёрдых тел, имеющих форму острой иглы, с атомарным разрешением. Динамическое светорассеяние, ДРС () — характеризация гидродинамического диаметра частиц и их концентрации в прозрачных (неконцентрированных) суспензиях, предпочтительно моно- и бидисперсных, в диапазоне размеров от долей нанометра до нескольких микрометров. Определение дзета-потенциала частиц. Акустическая спектроскопия, АС () — характеризация диаметра частиц в диапазоне от доли нанометров до микрометров и их концентрации с точки зрения их поведения в суспензии под действием градиента давления ультразвуковых волн, определение дзета-потенциала частиц. Подходит для концентрированных непрозрачных суспензий. Характеризация пористых материалов. Порошковая рентгеновская дифракция () — определение фазового состава порошка, характеризация его текстуры и размеров кристаллитов каждой из фаз. Эллипсометрия () — определение толщины тонких плёнок, в т.ч. нанометровых. Метод БЭТ, Метод BJH () — определение удельной площади поверхности вещества в газовой среде, в т.ч. нанообъектов с развитой поверхностью и пористых материалов. ЯМР-спектроскопия () — химический состав веществ, в т.ч. учёт доли вещества на границе фаз. Сканирующий классификатор подвижности частиц () — характеризация распределения концентрации в газовой среде нано- и микрочастиц по размеру с точки зрения подвижности заряженных частиц. Абсорбционная рентгеновская спектроскопия () Малоугловое рентгеновское рассеяние () Ёмкостная спектроскопия () Поляризационная спектроскопия () Оже-спектроскопия () Спектроскопия комбинационного рассеяния () Малоугловое нейтронное рассеяние () Циклическая вольтамперометрия () Вольтамперометрия с линейной развёрткой потенциала () Мёссбауэровская спектроскопия () Инфракрасная спектроскопия () Фотолюминесцентная спектроскопия () Электролюминесцентная спектроскопия () Дифференциальная сканирующая калориметрия () Масс-спектрометрия вторичных ионов () Катодолюминесцентная спектроскопия () Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами () Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия () () Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия () Ближнепольная оптическая микроскопия () Спектроскопия одиночных молекул () Нейтронография () Дифференциальный интерференционно-контрастный микроскоп () Лазерная интерферометрия ()

Единство измерений Достижение единства измерений в макромасштабе достаточно простая задача, для решения которой используются: штриховые меры длины, лазерные интерферометры, калибровочные ступеньки, поверочные линейки и т. п. В нанометровом масштабе в качестве меры длины, позволяющей реализовать единство измерений, удобно использовать кристаллическую решётку высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ), слюды или кремния.

Ссылки

Невидимая граница: где сталкиваются «нано» и «био» Просто о сложном: нанометр — это вообще сколько?

Примечания

Категория:Нанотехнология Категория:Метрология