НАНОМЕТРОЛОГИЯ. Денис Аликин, заведующии лабораториеи функциональных наноматериалов и наноустроиств ИЕНиМ УрФУ

НАНОМЕТРОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТОДАМИ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ Денис Аликин, заведующий лабораторией функциональных наноматериалов и наноустройств ИЕНиМ УрФУ – О чем встреча? Микро- и наноразмерные материалы становятся все более востребованными в связи с миниатюризацией электроники. В отличие от мАкроскопических аналогов наноматериалы обладают существенно иными свойствами, на которые сильно влияют поверхностные состояния и квантовые явления. Одни из важнейших – наноразмерные сегнетоэлектрические материалы [1–4]. Они активно используются в устройствах сегнетоэлектрической памяти и накопления тепловой и механической энергии (energy harvesting), актюаторах, датчиках. Число публикаций, посвященных синтезу таких материалов, стремительно растет, тогда как исследований их функциональных свойств сравнительно мало. Это связано, прежде всего, с недостатком нанометрологических методов исследования. Если структурные свойства материалов можно исследовать с высоким пространственным разрешением при помощи электронной микроскопии, рентгеновской микроскопии высокого разрешения, конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния света и ИК-микроскопии [5-8], то исследовать функциональные свойства чаще всего можно только методами сканирующей зондовой микроскопии [2]. При этом точные количественные измерения электромеханических, механических, тепловых свойств методами сканирующей зондовой микроскопии по-прежнему находятся на стадии разработки. Зачастую, интерпретация результатов исследований осложняется сложной геометрией задачи и, как следствие, невозможностью аналитического решения системы уравнений упругости, электродинамики и теплопроводности. Кроме того, часто требуется решение так называемой «обратной задачи», что является сложной проблемой современной физики. Для решения подобных задач необходимо применение методов численного моделирования с учётом большого числа внешних факторов, а также реализация смешанного подхода в нанометрологических исследованиях, при котором решение экспериментальной задачи сопровождается компьютерным моделированием с постоянной верификацией экспериментальных результатов. В лаборатории функциональных наноматериалов и наноустройств ИЕНиМ УрФУ ученые успешно решают эти задачи в различных функциональных наноматериалах, таких сегнетоэлектрические и релаксорные керамики и толстые пленки для применения в устройствах накопления энергии, тонких пленках сегнетоэлектриков для датчиков и актюаторов, органических тонких пленках и композитных наноматериалах на основе пептидов и аминокислот для применений в гибкой электронике и сенсорах для биомедицины. Денис Аликин расскажет о последних достижениях в своей работе. 📖🗂 Ссылки: [1] Shaw T.M., Trolier-McKinstry S., McIntyre P.C. The Properties of Ferroelectric Films at Small Dimensions // Annu. Rev. Mater. Sci. 2000. 30 (1) 263–298. [2] Gruverman A., Kholkin A. Nanoscale ferroelectrics: Processing, characterization and future trends // Reports Prog. Phys. 2006. 69 (8) 2443–2474. [3] Varghese J., Whatmore R.W., Holmes J.D. Ferroelectric nanoparticles, wires and tubes: synthesis, characterisation and applications // J. Mater. Chem. C. 2013 1(15) 2618. [4] Han H. et al. Nanostructured ferroelectrics: Fabrication and structure-property relations // Adv. Mater. 2011. 23 (40) 4599–4613. [5] Gregg J.M. Ferroelectrics at the nanoscale // Phys. Status Solidi A, 2009. 206(4) 577–587. [6] Nelson C.T. et al. Spontaneous vortex nanodomain arrays at ferroelectric heterointerfaces // Nano Lett. 2011.. 11 ( 2) 828–834. [7] Ebner M. et al. Visualization and Quantification of Electrochemical and Mechanical Degradation in Li Ion Batteries // Science. 2013 342 (6159) 716–720. [8] Schnell M. et al.