Репортаж о разработке ФемтоСкан X

Репортаж о новом микроскопе ФемтоСкан X на сайте издания "Научная Россия":

http://scientificrussia.ru/materials/atomic-microscope

Возможно ли вручную сделать микроскоп, способный детально отобразить структуру атома? Возможно! Такой прибор студенты МГУ под руководством профессора Яминского собирают уже на 1 и 2 курсах обучения. Сам Игорь Яминский, профессор физического и химического факультетов МГУ и директор «Центра перспективных технологий», свой первый зондовый микроскоп сконструировал более 25 лет назад. А в 1997 году центр выпустил «ФемтоСканы». Эти микроскопы получили широкое распространение и неоднократно усовершенствовались. Так, совсем недавно вышел новый сверхбыстрый «ФемтоСкан Х».

Принцип работы прибора прост: тончайший зонд – кантилевер – перемещается по поверхности образца и фиксирует его неровности. Эта информация поступает в компьютер, и на экране возникает трехмерное изображение объекта. Раньше, чтобы его получить, «ФемтоСканам», как и их аналогам, требовалась минута. Новый«ФемтоСкан Х» выдает изображения за доли секунды, то есть более чем в 100 раз быстрее. К тому же он намного проще в использовании. Как рассказал профессор МГУ и генеральный директор ЗАО «Центр перспективных технологий» Игорь Яминский, образец крепится магнитным держателем. Никаких специальных защелок и задвижек не нужно. Встроенный в микроскоп сканер обеспечивает перемещение исследуемого объекта по трем координатам с точностью до 0,001нм, то есть в 100 раз меньшей размера одного атома, а также доступ к нему со всех сторон. Луч света от лазера попадает на кантилевер, и отраженный луч света попадает на фотодетектор.

Таким образом получают детальное изображение любой атомной структуры, биологической клетки или даже ее части. Приборы серии «ФемтоСкан» сканируют более чем в 50 режимах и получают изображения как в воздухе, так и в жидких средах. А значит, больше нет необходимости высушивать клетку и можно увидеть ее в микроскоп живой – со всеми непрерывными изменениями. А следить за показаниями прибора, как и в предыдущих моделях «ФемтоСкана», можно круглосуточно в режиме онлайн.

Александр Филонов, РАЗРАБОТЧИК ПРОГРАММЫ «ФЕМТОСКАН ОНЛАЙН»:

 Многопользовательский режим и управление через интернет – только через эту программу. Это один образец, но снятый в разных местах. У пьезоманипулятора - у него ограниченный диапазон есть, который позволяет получить только одно изображение. Но еще, перемещая образец, мы можем получить несколько изображений рядом. В результате получилось 12 картинок, которые мы затем собрали в одну. 

Разработка программиста Сергея Савинова позволяет настроить «Фемтоскан» вручную, то есть обеспечить его минимальную погрешность, а также управлять всеми параметрами прибора. Созданием и совершенствованием программ для «ФемтоСкана» занимаются и другие студенты и аспиранты Яминского.

Ильгиз Магазов, РАЗРАБОТЧИК ПРОГРАММЫ

 Картинка может получиться намного лучше и результаты будут совсем другие, чем если бы эти параметры были бы спрятаны. Можно для различных типов кантилеверов, для различных типов объектов задавать различные параметры. Чтобы не испортить биологический объект, можно уменьшить силу, с которой будет подаваться обратная связь при данном подводе. 

Над приборами ученые работают в стенах родного университета – в нескольких комнатах корпуса «А» МГУ. Сборку наномикроскопа стоимостью более 3 миллионов рублей выполняют вручную здесь же на Ленинских горах - в одном из помещений завода «Союз». Раньше детали «ФемтоСкана» изготавливали на обычных токарных и фрезерных станках, при создании сверхбыстрого микроскопа освоили новейшие обрабатывающие центры, управляемые всего лишь одной кнопкой. Чего же ждут от современных микроскопов сами пользователи?

Сергей Смирнов, выпускник МГУ

 Ну, самое главное в любом микроскопе - это естественно качество картинки, так как цель микроскопии – получить хорошую картинку. То есть от микроскопа я жду именно получения высокого разрешения объектов, которые я исследую. Туннельная микроскопия в каком-то плане лучше, в каком-то хуже. Она более понятна: как трактовать величину, которую ты получаешь, но сложнее с образцами. А в атомно-силовой микроскопии, в различных разновидностях, образцы не обязательно должны быть проводящими. И поэтому она более универсальна. Естественно, от микроскопа я хочу, чтобы была максимальная функциональность, то есть чтобы я мог при необходимости использовать либо туннельную микроскопию, либо атомно-силовую. 

Сейчас программное обеспечение «ФемтоСкан» работает в университетах и научных центрах России, США, Англии, Германии, Франции, Японии, Южной Кореи, Финляндии и Словакии. А высокоскоростной «ФемтоСкан Х» позволит ученым еще более детально изучить работу клеток и запечатлеть на снимках процессы, которые раньше были недоступны.