Вдокладе рассмотрены проблемы метрологического обеспечения нанотехнологий и современные направления развития нанометрологии

Вид материала

Доклад

Подобный материал:

• Организационной основой метрологического обеспечения ОАО «Теплоприбор» является Центр, 31.48kb.
• Вдокладе рассмотрены современные архитектурные принципы и методы реализации перспективных, 34.3kb.
• Вопросы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для подготовки, 69.28kb.
• Совершенствование метрологического обеспечения инклинометрии нефтегазовых скважин 25., 254.4kb.
• Решение IX семинара по вопросам метрологического обеспечения топографо-геодезического, 201.85kb.
• Программа дисциплины «Современные тенденции развития медиасистемы» Специальность: Журналистика, 281.97kb.
• Отдел метрологического обеспечения измерений физико-химических величин, 18.17kb.
• Современные концепции нанотехнологий, 119.84kb.
• Программа дисциплины "современные проблемы науки", 33.09kb.
• «физиологической активности вещества», 1536.69kb.

В.И. ТРОЯН¹, П.А. КРАСОВСКИЙ<sup>2

1</sup>Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

²Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических

и радиотехнических измерений, п. Менделеево, Московская обл.


О ПРОБЛЕМАХ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИИ


В докладе рассмотрены проблемы метрологического обеспечения нанотехнологий и современные направления развития нанометрологии.

В связи с возможными перспективами широкого использования нанокластеров и наноструктурированных материалов в настоящее время возникла насущная необходимость в метрологии наноматериалов. Такая необходимость обусловлена, в частности, существенной зависимостью физико-химических свойств нанокластерных материалов, определяющихся их структурой и электронными характеристиками, от размера, формы, взаимного расположения нанокластеров, а также свойств внешней среды), с которой они взаимодействуют. Поэтому необходима идентификация (определение) общих физических свойств нанокластеров и наноматериалов, которые могли бы выступать в качестве метрологических характеристик данных объектов.

Как известно, в метрологии рассматривают связь между физическими величинами и принципами построения системы единиц измерения. В свою очередь физическая величина трактуется как свойство физических объектов, общее в качественном отношении для многих объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Особенность построения метрологии истинных нанообъектов (L=1÷100 нм) состоит в том, что при уменьшении размеров массивного тела до нанометровых его физико-химические свойства постепенно (или скачкообразно) меняются, с формированием новой фазы вещества, отличной от исходной (объемного твердого тела). Наночастицы, в которых характерный размер l становится соизмеримым с какой-либо физической величиной размерности длины (длина волны де Бройля, длина свободного пробега электронов проводимости, глубина скин-слоя) будут проявлять свойства, которые отличны от свойств частиц с размерами больше нанометровых. Например, в металлах происходит изменение характера межатомной связи от металлической до ковалентной, с переходом кластера металла в неметаллическое состояние. В нанокластерах металлов изменение их физических характеристик определяется соотношением атомов в объеме и на поверхности кластера, свойства которых существенно отличаются.

Поскольку объективной количественной оценкой физической величины является единица величины (т.е. шкала физической величины), то в случае нанообъектов трудно однозначно определить шкалу физической величины.

Помимо проблемы создания единиц физических величин в нанометрологии существует также проблема выбора методов и средств измерений, методов определения точности измерений и обеспечения единства измерений.

Создание эталонов и образцовых средств измерений в нанометровых масштабах также определяется теми характерными величинами, которые могут иметь место в нанообъектах. Здесь нужно иметь в виду, что при наноразмерах объектов может проявляться квантовая природа физических процессов. Например, проводимость наночастиц определяется квантовским холловским сопротивлением Ом. Высокая точность, стабильность и воспроизводимость сопротивления R_H, зависящего от фундаментальных констант, позволяет считать в метрологии величину R_H международным эталоном сопротивления.

В настоящее время в связи с прогрессивным развитием нанотехнологии возникла насущная необходимость общего пересмотра определений единиц измерений в контексте с квантовыми явлениями, определяемыми фундаментальными константами. В частности, квантовый электрический стандарт может быть представлен метрологической триадой: эффект Джосефсона - (напряжение), одноэлектронное туннелирование – е (ток) и квантовый эффект Холла - (сопротивление).

Масса может быть определена в единицах атомных масс. Для этого необходим сверхчистый (~10^-7) моноатомный материал (к примеру, ²⁸Si), что позволит определить количество атомов, а следовательно, число Авогадро.

Проблема калибровки измерительных средств обусловлена не только наличием эталонов и образцовых средств измерений, но и методами передачи размеров единиц от эталонов к образцовым и далее рабочим средствам измерений (прослеживаемость).